基于语音的多媒体物联网（IoMT）逐见普及，被大量用于语音到文本（Speech to Text）的翻译和语音控制应用。此类应用核心技术是自然语言处理。陈信宏教授和我的研究团队发展一套语音谈话的IoT应用开发平台，称为VoiceTalk，提出一种新自然语言处理机制，自动语音识别，借此发展不少有趣的互动应用。2020年台湾总统大选电视辩论直播，公视新闻网和陈信宏带领的语音识别团队合作，采用当时国立交通大学团队开发的人工智能（AI）语音识别系统，将语音实时转换成字幕。陈信宏指出，语音识别有几大挑战，包括要有足够的文字知识库、要能够处理语音杂讯，还有自发性语音的重复和修正等，比如讲者说到「...好，好像」等字词。除此之外，交大团队也在视觉上下功夫，比如字体大小、字幕行数多寡等。2020年总统大选辩论直播，语音识别AI搭配听打员微调，提高字幕准确率。公视经理苏启祯表示，这次公共服务实验难能可贵，未来技术更成熟，不排除应用于开票报导或其他大型转播专案。VoiceTalk将语音转换成繁体中文文本后，还要将之翻译成不同语言。如今我们上网读文章，遇到不同语言的文字，有软件可进行翻译，这是古代人想像不到的神奇应用。没有翻译文章的工具，人类的沟通就受到限制。方东美（1899～1977）在其巨着《国内哲学精神及其发展》写着: 「伟大翻译家实导更伟大创作之先河。」的确如此。方东美曾说:「闻所成慧（śrutamayī-prajñā）、思所成慧（cintāmayī-prajñā）、修所成慧（bhāvanāmayī-prajñā）乃哲学境界之层次，哲学功夫之阶梯，闻入于思，思修无间，哲学家兼具三慧，功德方觉圆满。」藉由翻译，广读世界各地哲人的文章，是「闻入于思」的重要步骤。现今的资通讯技术，很容易达到这个目的。于是，我们也思考如何将VoiceTalk加入ChatGPT的plugin，以达到「闻入于思」的境界。这需要我们对历史文化的认知。由翻译引导出哲学、文化蓬勃发展的例子发生在八到十世纪间的阿拉伯世界。在此时期，巴格达的学者如火如荼将希腊作品翻译为阿拉伯语。例如穆斯林史学家Ibn Ishaq（Abu Abd Allah Muhammad ibn Ishaq ibn Yasar al-Muttalibi ）就以翻译亚里斯多德（Aristotle）着作闻名于世；到了十一、十二世纪时，有一群基督徒住在被伊斯兰统治的西班牙，接触这些阿拉伯思想家的着作，以及亚里斯多德等希腊哲学家的阿拉伯译作。这群基督徒将阿拉伯译／着作再翻译成拉丁文，造成十三世纪西方哲学与神学的黄金时期。古人必须千辛万苦地翻译文章，才能获得知识，如今ChatGPT的普及，我们有智能的文章翻译软件，比古人幸福多了。值得深思的是，如何在资通讯工具大量翻译的知识中，获得真正哲学与文化的精髓？ 

台积电创始人张忠谋在2023年7月4日以「重新定义全球化」为题发表专题演讲，提出他对当前地缘政治的看法，并问台下听众说「这还能算全球化吗？」张忠谋说，「全球化」的新定义，是在不伤害「本国」国家安全，不伤害本国（现在或未来）科技经济领先条件下，允许本国企业在国牟利，也允许外国产品及服务进入本国。不约而同地，2023年6月29日~7月1日于上海举行的SEMICON China，几场开幕Keynote演讲也都在谈全球化／逆全球化，我正好在现场亲身感受这股地缘政治冲击下国内半导体产业的当前氛围。此次SEMICON China是2022年10月美国祭出大规模出口管制禁令，其后又运作日本与荷兰提出设备管制措施的风口浪尖上，直接大谈特谈美国作为似乎过于敏感，也不适合高调以民族主义论调谈技术自主。因此，开幕论坛上的几位主讲人都以「全球化」为题来切入。SEMI国内区总裁居龙说，半导体产业发展可区分为全球化（Globalization）／逆全球化（De-globalization）／再全球化（Re-globalization）等3阶段，中美贸易战前依循着「全球化」趋势发展，从美、欧、日、韩、台至国内，乃是全球专业分工与地区分工的结果；中美贸易战后则是「逆全球化」的走势，但他认为即便在各国推动芯片法及相关投资计划下，并无任何一个国家能单独完成整个半导体产业的生态系—产业界仍须继续合作，整合「再全球化」。难得现身公开场合的长江存储董事长陈南翔，谈论半导体业过往的繁荣发展，奠基于全球化的市场与竞争、创新与技术标准、供应链、人才流动、资源配置这5个要素，并由世贸组织（WTO）、世界海关组织（WCO）、世界智财权组织（WIPO）等国际体系所支持。他认为过去的全球化主体是企业，但美中贸易战后主体转为政府，目标是控制价值链、抑制他人发展。陈南翔呼吁若这是现实现状的话，「再全球化」进程至少应该保留「全球化的市场与竞争」与「全球化的创新与技术标准」两要素上，才有助产业的健康发展。国内半导体行业协会IC设计分会理事长、清华大学教授魏少军则提到，「政府默许、产业自发」成就半导体全球供应链，逆全球化则导致半导体「设计-代工」模式难以实现最佳资源配置。他建议一方面要以打破封锁和抑制为目标实现自立自强，另一方面运用国内的超大市场，坚持扩大开放，让全球供应链上的合作夥伴共同获利。我的看法是，在这样的全球化／逆全球化趋势下，美国的国家利益与企业利益不尽然一致。美国的国家利益是围堵国内关键技术与产业的发展，维持主导世界秩序的单一霸权地位，而企业利益分为三种：第一种是「市场为先派」，国内是最大市场，国家的手不该伸进来；第二种是「支持加大管制派」，相信美国政府的作法会维持美国产业的竞争力与利益；第三种是「有限支持管制派」，担心国内业者崛起后的竞争威胁，但认为过度围堵会加速国内业者的发展。第一种企业与第三种企业的利益都跟美国政策走向不一致。在当前的国际现实下，国内国家利益与企业利益一致，不管是政府或是企业，都必须扩大资源投入，加速技术自主与市场自给的进程。我在SEMICON China看展几天，展场都是满满的人潮，北方华创摊位的大屏幕上播放公司及产品简介影片，前面围了一圈又一圈的人潮，一波观众看完又接一波新的观众完全没有冷场。看展的时候正逢梅雨季，天气异常湿热，每天下午都下阵雨，正如有位论坛引言人说的，外在局势正如此刻的天气般「闷啊！」，但正如这季节茂盛生长的植物般，我却也感受到国内半导体产业想要突破闷局的茂盛生命力！

继先前韩国总统文在寅发布韩国10年半导体产业发展计划后，2023年5月韩国科学技术情报通信部（Ministry of Science and ICT）再公布10年研发路线图。前者着重在产业目前的实际发展方针，聚焦在系统芯片，其中最重要的2个部分自然是IC设计公司和代工产业。计划明显的以台湾为例，这自然是要与台湾在此一领域一较长短了。至于10年研发路线图，是结合产业、政府与研究机构的力量，研发新兴存储器（emerging memories）、逻辑芯片与先进封装，这几乎囊括半导体产业的全部未来新科技了！政策没有重点？不，这不是产业发展计划，而是前瞻性的科技研发，涵盖面要比较广，目的是买保险。譬如在新兴存储器方面，研究项目全面性覆盖FeRAM、MRAM、PCRAM、ReRAM等。如果有一种产品终将胜出，也不会因研发项目的选择而错失。大面积覆盖前瞻性科技的策略自然有经费和人力的问题，但是韩国GDP在2022年居世界第十二位，对于国家最重要的产业以举国之力奋力一搏，韩国有这个能力，也是正确抉择。韩国的计划中有2个亮点值得台湾注意。一个是in-memory-computing，这是在存储器中直接执行运算。原来电脑von-Neumann架构中，处理器与存储器分处2个位置，原始数据与计算结果就在二者中奔波。如此的架构对现代高速、大量运算已形成功耗和速度的瓶颈，因此在存储器中直接完成计算并且当地储存就成为解决方案之一。这1个议题已经在近年各个半导体会议中得到愈来愈多关注。另一个亮点是神经型态芯片（neuromorphic chips）。这是一种模拟人脑中神经元和突触的结构来执行学习、思考和记忆的功能。现在的人工智能（AI）计算是以GPU芯片为主力。台湾半导体产业正因为ChatGPT快速崛起而大发利市，未来有可能以神经型态芯片执行AI计算。英特尔（Intel）已有2代产品问世。这二者在业界都是已熟知的未来趋势，重点在于这二者都是以新兴存储器为基础结构的。台湾代工业者当然也会涵盖嵌入式新兴存储器的发展，但是终究不若专精于独立式存储器厂商那般上心。台湾存储器厂商过去虽然产量曾经在世界高居第二位，但是因为个别厂商的规模相对太小，无力负担NAND开发费用，又经历了2009年金融海啸的摧残，因而掉队了。没有足够本土存储器厂商的加入，在这些领域台湾的发展是较为欠缺的。甚至是先进封装，台湾也存有相同的问题。WoW（Wafer-on-Wafer）、CoW（Chip-on-Wafer）等3D封装技术中含有2个以上的芯片，譬如CIS或者边缘计算，其中有的有DRAM等存储器芯片，一般是由专业存储器厂来设计与制造。台湾没有本土的存储器芯片支持，在未来的竞争上势必遭遇挑战。总的来说，韩国10年研发蓝图涵盖未来半导体各个面向，以举国之力戮力行之。计划中充分利用韩国在存储器领域中已经建立的绝对优势投射于未来技术的发展。我的看法是这是个合理的计划。我另外想问的是，台湾的政策呢？过去的5+2+2+1中的半导体（后来被迫加上去的）以及最近一任内阁的6项计划中关于半导体的部分都说了些什麽，有谁记得？又真的完成了哪些？或者，更直接些，台湾有半导体国策吗？

日前国内政府无预警地宣布，镓与锗金属将采行出口管制。顿时媒体大篇幅报导，尤其着墨于这是国内政府对美、日及欧洲，在半导体上的诸多对国内限制的一项反击。镓与锗都是半导体领域中重要的材料，尤其是国内产量占全球8成以上的镓，更具有关键的地位。整个供应链开始嗅到紧张的氛围，担心供货受到影响。化合物半导体中，砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）及氮化镓（GaN）都需要使用镓的金属，相关的产品则包括5G手机RF功率放大器、宽能隙功率元件、LED及半导体雷射等电子及光电元件，影响所及不可谓之不钜。镓对供应链的影响可分为2类，其一为基板，另一则是磊晶层。基板的厚度通常在500微米，而磊晶层厚度则在几十微米，甚至10微米以下。磷化镓基板使用量较少，而氮化镓没有基板，所以在基板的供应上，就以砷化镓为大宗。日本的住友（Sumitomo）、美国的AXT以及德国的Freiberger，为主要的供应商；3家业者主宰砷化镓基板全球市场已超过30年，是个稳定且成熟的市场，每年的产值大约3亿美元。近10年来国内的红色供应链，已开始进入砷化镓基板的市场，台湾的晶圆代工及LED厂已有使用，品质及价格都有竞争力。倘若国内开始管制镓的出口，短期内上述的3家公司会受到些影响，但对整体供应链影响不大。国内供应商要扩充砷化镓基板的产能，并非难事。镓金属在磊晶的供应链上，国内能发挥的影响力就更弱了。因为几乎所有相关的磊晶层，都是经由有机金属化学气相沉积（MOCVD）来完成，而参与反应的主要化学品为三甲基镓（Trimethylgallium；TMG），TMG的供应商都来自欧美及日本。若国内管制镓的出口，首当其冲的会是国内上千台的MOCVD，以及整个化合物半导体产业。谈完了镓，我们来看看氮化镓的供应链。Yole最近的报导指出，国内英诺赛科的氮化镓元件产值，在2023年第1季首次超越PI、EPC、Navitas等美国为主的元件设计公司，而且英诺赛科是自有的8寸晶圆厂，产品涵盖高压及中低压元件，并以IDM的方式与使用6寸晶圆代工的上述美国公司竞争，高下自然不言而喻。过往晶圆代工厂，为了让老旧的6寸厂有新的商机，因此引进氮化镓元件。然而十几年过去了，6寸厂在良率及成本上，一直无法有效改善，导致现今氮化镓最大的瓶颈，就是价格过高，市场开拓有限。英诺赛科的商业模式，在初期虽然有相当大的资本投入，但未来的营运是会渐入佳境，我们且拭目以待。氮化镓是一个卓越非凡的半导体材料，不仅是因为其具有宽能隙特性，还有1项特质是其他种类的半导体所没有的。一般的半导体，每产生1颗电子，就会伴随1颗带正电的离子产生，当我们希望元件内有更多的电子或者电流，正离子就更多，电子会遭遇到更多的散射（scattering），电子迁移率便降低了，最后导致电流增加的有限。氮化镓元件内的电子，是由晶体的极性（polarization）以及磊晶层之间的应力所造成，因此没有正离子，所以既使存在很高的电子浓度，电子还能够维持相当的迁移率。这对于元件的导通电阻及切换速度，都有着显着的改善，这正是电源转换系统最重要的两个特性。个人之前的文章，曾以此两种特性，对比于矽基板元件。在650V元件，氮化镓拥有矽元件的10倍优势；到了100V元件，此优势降为3倍；30V元件优势仍然有30%。所以氮化镓元件应该被广泛使用于电源转换系统，然而现今最大的障碍就是成本，氮化镓的成本要能够降为一半，就非常有竞争力了。这有赖在供应链上使用8寸的晶圆厂，以及增加MOCVD每台的磊晶产能。国内政府对于镓的出口管制，是经过深思熟虑的决定。一方面可以雄壮威武地回应西方国家及日本的制裁，但另一方面却不会对产业链造成过多负面的影响。毕竟国内对于化合物半导体产业，是有完整的战略布局。 

在执行软件专案时，常常使用截止日期来逆向计算工时，然而这种做法有时会使程序工程师无法确保完成品质，容易导致他们形成「先求有，再求好」的思维。此外，一些专案经理可能会认为程序工程师的日常工作状况不佳，因此将初始时间乘以一个倍数作为缓冲时间。事实上，程序工程师不会因为时间变长而变得更有效率，过度放宽截止日期不会提高他们的工作效率。确实，工时无法精确预测，但可以采取一些方法达到「相对客观」的估算。在整个工时评估的问题上，需求的复杂度与工时往往呈正相关，因此分析需求复杂度变得非常重要。计划扑克（Planning Poker）是一种敏捷软件开发中常用的估算技巧，用于评估软件开发任务的工作量或复杂度。它是一种团队合作的估算方法，通常在敏捷或迭代开发过程中使用。在使用敏捷软件开发框架（如Scrum）进行专案时，其中一个关键的会议是每个新专案开始时进行的计划会议。在此会议，团队会共同计划他们认为在该次迭代中可以完成的工作量。团队在这个会议中使用计划扑克技巧，此技巧允许他们共同估算待办工作的复杂度。执行计划扑克时，建议参与人数不宜过多，亚马逊（Amazon）的Jeffrey Bezos以确保会议参与人数不超过2个比萨餐点能够供应的人数而闻名，Steve Jobs则着称于要求那些在会议中没有具体目的的人离开。计划扑克的基本流程如下：1.团队选择要估算的任务或项目。 2.每位团队成员手中拿着1组特殊的估算卡片，上面列有不同的数字或尺寸，例如：1、2、3、5、8、13、20、40、100（代表估算的相对大小）以及一张 "?"/"?" 卡片（代表不确定或需要进一步讨论）。3.由专案经理或项目负责人将任务的内容和要求介绍给团队成员。4.所有团队成员同时选择一张卡片，代表他们对该任务估算的工作量或复杂度。5.当所有成员都选好卡片后，将卡片翻面，统一揭开。6.如果估算的数字差异不大，则取得一致的估算值，进行下一个任务的估算；如果估算的数字差异较大，则进行讨论，并再次进行选择直到取得一致。7.重复上述步骤，直到所有的任务都被估算完毕。计划扑克使用创造性模糊进行初步估算，同时避免深陷于绝对数字的困境。创造性模糊之所以存在，是因为现实与理想之间存在着相当大的差距，由于各种限制条件，我们无法精确地量化事物。因此，通过创造模糊的空间，可以避免对数值进行不必要的分析。对于专案经理来说，与其评估一个无法实现的时间表，不如评估更加准确客观的时间表。这样一来，团队成员可以第一时间了解与专案预计时程相差多远，同时在资源有限的情况下，也可以更好地安排需求的优先顺序或寻求其他帮助。然而，计划扑克只是一种估算工具，而非确定性预测。它提供一种相对客观的方式来评估工作量，但仍需要在实际执行过程中进行调整和迭代。此外，团队成员的参与和互动至关重要，并且需要专案经理的引导和支持。因此，在进行软件专案时，笔者建议结合计划扑克等估算方法和敏捷开发的原则，注重团队合作、沟通和迭代。这样的方式能够更好地应对专案的不确定性，提高工作效率和品质，并确保顺利完成专案目标。(作者为国立阳明交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座)

2023年6月25日，媒体报导美国德州大学教授John Goodenough过世消息，享寿100岁。第一次注意到Goodenough是在2019年，瑞典皇家科学院宣布该年度诺贝尔化学奖，表彰3位杰出科学家在锂离子电池研究的贡献，而Goodenough与来自英国的Stanley Whittingham以及日本的吉野彰，共同获得此殊荣。首先我注意到的是他的姓氏，他要如何地介绍自己？I am Goodenough？其次是他得奖时已高寿97岁，是历届诺贝尔得主中年岁最长的一位。Goodenough在锂离子电池最基础的贡献，完成于1970～80年代，也历经40余年才终而获奖。事实上在诺贝尔奖的历史中，有人是因为不幸离世而失之交臂。其中最令人扼腕的是在2000年的物理奖，颁给IC的发明人Jack Kirby，而另一位共同发明人Bob Noyce却已于1990年，在美国德州住家，游泳时心脏病发去世，享年62岁。因此，Kirby在诺贝尔委员会的官方文字记载的是「for his part in the invention of integrated circuit」。锂离子电池因为锂是最轻的金属，且又是在周期表上第一族的元素，有着相当高的电化学反应活性。相较于传统的铅酸及镍氢电池，以锂离子及电子作为电池内部导通的电池，有着轻量化及高能量密度的优势，所以广泛地使用于移动设备及电动车，甚至于储能系统。第一个锂离子电池雏型是由Whittingham于1970年所提出，当时是以锂金属作为负极材料，而以金属硫化物作为正极材料。由于锂金属的活性，电池相当容易燃烧爆炸。Goodenough改用金属氧化物作正极材料，添加钴、锰等金属，一方面改善电池安全性，同时也大幅地增加电池能量密度，也就是建立当今最广泛使用正极三元镍钴锰（NCM）材料的原型。日本学者吉野彰的贡献在于，使用石墨碳作为负极材料，取代锂金属，更进一步改善电池安全性，并增加电池充放电的寿命。有了这一连串突破性的发展，Sony于1991年正式推出第一颗商品化的锂离子电池，从此改变世界。Goodenough是位大器晚成的学者。当他大学毕业时，还被徵召到欧洲参与二战。之后他进入美国芝加哥大学攻读固态物理博士，与杨振宁教授是同学，杨教授最近也刚过100岁生日。Goodenough早期在50年代的研究，以过渡金属磁性氧化物材料为主，应用于磁性记忆元件，包括铁钴镍的各式氧化物。Goodenough是在54岁之后才开始研究电池材料，也因为之前有着无机金属氧化物的基础，得以很快地在锂离子电池的正极材料，做出重大贡献。在美国大学教授是可以不退休的，Goodenough在90多岁的高龄，依旧活耀于学校的实验室，并指导学生。他晚期的研究聚焦于全固态电池的开发，也就是用固态材料取代现行的液态电解液。此全固态电池，不仅可以更进一步地增加电池能量密度，电池寿命的延长，同时充电的时间也可以大幅缩短。Goodenough虽然在锂离子电池上，有着卓越的贡献，但是终其一生，却没有得到任何商业上所衍生的利益。在Goodenough之前，诺贝尔奖最高寿的得主是，获得2018年物理奖的美国贝尔实验室 Arthur Ashkin，当年他已经是96岁，因为optical tweezer的发明而获奖。Ashkin在得奖后，对媒体说他抽不出时间接受采访，因为他正忙于太阳能的研究。也许就是因为全心投入所喜爱的研究工作，使得这些研究人员得以延年益寿，不知老之将至。 

众所期待之下，苹果（Apple）在WWDC 2023所宣示的混合实境（MR）新产品Vision Pro，基本定价近3,500美元（约合新台币10.7万元），超越一般消费者的心理界线。所谓的消费者心理界线，一般是用1,000美元来对消费性电子产品，如电视、智能手机等大量销售的消费性电子产品，做一划分。以美观度及观看舒适度而言，Vision Pro产品外型及重量仍嫌过大；不含外接电池估计就达460克，真正理想的重量会是200克以下。就价位上，也远高于能够大量销售的消费性电子产品价位水准。2022年全球售价1,000美元以上的电视占整体销售量11%，此一比重预估在2027年会降到7%。换句话说，消费性电子产品平均销售单价要达到1,000美元以上不容易，Vision Pro未来在价位及成本下降方面，还有很多空间可以加强。再以近年来热度持续的折叠屏手机为例，2022年折叠机平均销售单价约1,200美元，占智能手机出货量比重仍低于3%。即便如此， 折叠机均价1,200美元跟这次苹果MR产品预计售价近3,500美元起跳仍有不小落差（原本市场预估2,000~3,000美元不等），还未达到面向大量消费者的阶段。在重量、价位及杀手级应用情境不明的限制下，此次苹果MR产品的宣示，主要诉求仍为超级果粉及提供开发者为主的初代产品，虽然原本业界期望苹果新产品可以指引相关产业今后成长的明灯，但目前看来此代产品仍属初代实验性产品。但从积极面的角度来看，此代机种采用许多新科技，包括运用多种摄影镜头及传感技术的空间运算（Spatial Computing）、超高分辨率Micro OLED、具备超越以往运算力的主芯片及协同处理器，确实都是走在2030年元宇宙应用的技术路径上，真正的成果可能需要好几年来建构完整的应用环境。至于在同一台装置能够切换增实境（AR）及虚拟实境（VR）应用，可能也是未来的机会之一。以长期的眼光来看，AR装置的成长性远高于VR，估计在2030年之后， AR头戴式装置的年出货量有不小机会超越VR头戴式装置，主要原因是AR装置随着光机愈做愈小、轻量化后，可以像太阳眼镜或正常眼镜般穿戴出去，可发展旅游景点推荐、商业同步翻译、工厂及仓库管理及维修等多元应用；VR因为外型比较突兀，倾向居家娱乐或其他消费性应用，应用面较狭窄。在高端VR产品的成本结构中，以显示器及处理器所占的成本最高，可能达到60%以上，其他占比高的还有摄影镜头、传感器、光机及存储器，2022年绝大多数的VR产品采用Fast LCD显示器方案，但为因应高分辨率需要，苹果此次采用的Micro OLED技术占比将会快速提高，包括京东方、三星显示器（Samsung Display；SDC）都积极发展Micro OLED；主芯片方面，苹果此次采用的主要处理器M2，已经是2022~2023年苹果Mac等级，但是否这种高端显示器及芯片方案所带来的产品高价位能被消费者接受? 仍是一大问号。以创新性而言，苹果此次的新产品预示着今后空间运算的新契机，可以拿9分，但是以产品销售性而言，恐怕得分不会高。 

半导体的技术路线路自2016年从原先比较专注于制程微缩的「国际半导体技术蓝图」（ITRS Roadmap），转换成「异质整合」（Heterogeneous Integration Roadmap）后，CIS首先将像素阵列和ADC & ISP用WoW（Wafer-on-Wafer）先进封装方堆叠起来，而芯片键合的方式为铜混合金键合（copper-copper hybrid bonding；HB）。延伸报导芯片的房地产开发—以及晶圆背面的利用（一）如此芯片堆叠方式让原来功能、制程各异的模块各自以最适合制程分别制造，得到的结果是制程简化，总体效能大幅提升，譬如2个堆叠的芯片中可以有较多的I/O连线、电阻下降、功耗减少、速度变快等优点。更重要的是，芯片的矽房地产基地的面积也大幅减少了。HB堆叠技术是目前各家公司推动的研发方向之一。以三星电子（Samsung Electronics）为例，利用HB，他们已展示可以堆叠16层芯片，咸信这是为未来的高带宽存储器（HBM；High Bandwidth Memory）做准备。这与前述的3D NAND结构不同。3D NAND 的存储器阵列是在单一晶圆（monolithic）上制造，而用HB制造的HBM是在多个晶圆上制造DRAM。如果用建筑的工法打比方，这比较像预铸—各层在工厂中各自制作完成，到工地只做堆叠接榫。无论如何，这也大幅缩减工期和矽房地产面积，其他HB具有的优势也自不待言。CIS做为HI的标竿产品目前已进展到以像素阵列、DRAM、ISP等3个芯片以HB方式封装成1个高效能产品的进程。未来可能还再加入人工智能（AI）芯片，直接用CIS撷取出来的影像信号做边缘计算。当这些芯片如此多层、紧密的堆叠时，散热是一个大问题；另一个是电源供应，特别是高效能运算（HPC）或AI延伸的应用。2022年2月Graphcore推出Bow IPU，是将一个专门用于供电的晶圆，与另一IPU（Intelligence Processing Unit）晶圆以WoW的HB技术封装在一起，解决IPU这类高耗电产品的供电问题。业界更常见的预期是用BS-PDN（Back-Side Power Distribution Network）的方式来解决供电问题。芯片供电首先要进入晶体管，但是传统的供电电压是从金属在线方一路穿透芯片结构到底层的晶体管，不仅占用空间，而且因距离较远因而较耗电。BS-PDN是以另一个芯片做为电源供应的来源结构，将原有的芯片打薄背面，让垫在底下的供电芯片能较近的直接对晶体管供电。如果要供电的物件是已经用WoW组织的多芯片产品，则供电结构可以直接在需要较大供电的芯片（通常是逻辑芯片）背面建构，省略一个衬底芯片。矽房地产的开发利用从微缩、地下室、3D、堆叠，现在连背面也要用上了，寸土寸金。 

直至今日，芯片的设计与制造都在讲究硅片的土地利用效率，称之为矽房地产（silicon real estate）开发。传统的芯片制造是将结构从做为基板（substrate）的硅片上一步一步堆叠上去的，乃至于后段制程（Back End Of Line；BEOL）的金属连线。一开始做为IC的基础元件晶体管只做一层，像以前的平房，虽然房屋可以栉比林立，但是整体的建筑景观是平整的2D街景。然后是地下室了。在DRAM发展制程的过程中，电容建构在过往方式之一是向下挖深沟，称为深沟电容（deep trench capacitor）。电容存在于晶体管的水平面之下，算是地下室吧！这是积极争取建筑容积率的第一步。以上的平房、地下室的想法在人类史前文化就有，要不，到良渚文化遗址去瞧瞧。从晶体管乃至于金属连线都建构于晶圆的一面，这一面叫前面（front side）。晶体管积体整合程度变高之后，整个芯片就像乡村变成都市，公共设施如供电网、下水道、交通等就得纳入都市计划。芯片上最重要的公共设施至少包括有电源、信号和热耗散。电源和信号由最上面的金属连线层处理，而热耗散犹如废水，处理不好芯片便无法持续运作。很久以前处理热耗散问题，脑筋动到晶圆背面（back side）。功率元件虽然不算是IC，但是由于功率元件高压、大电流所产生的焦耳热（joule heat）会让芯片发烫，势必要有快速排除废热的管道，于是有了BGBM（Back Grounding Back Metalization）的制程—将晶圆底部磨薄，然后镀上金属，让晶体管的散热快些。这个也可以用城市的基建打个比方：废热的下水道。再来是盖楼了。3D NAND的制程惊才绝艳，只使用4、5个光罩便能做成32层的结构，大幅增加可能储存的信息数量。盖高楼层的自由度一旦打开，建筑物的容积率随楼层数的增加而倍数大幅成长，减轻2D时代芯片地基必须持续微缩的压力。再下来是处理信号的问题。芯片中传统的信号大致以电子传送，管道是制程中的各层金属连线，至今仍是如此，但是这只是内部的信号传递形式。现在的芯片多才多艺，也可以从外界汲取信息—譬如光，然后再转成电信号，CIS （CMOS Image Sensor）就是最好的例子，其后也引领着半导体制程创造性的变革。传统CIS架构与CMOS的建构过程相彷，先做光二极管（photo diode），这算是某种类型的CMOS，其功能是把接收到的光信号转成电信号，以便后续处理。其上也有一般芯片的几层金属连线，更上面有光线进入后的微镜头（micro  lens）和滤色片（color filters）。微镜头这端叫前端（front side），是芯片的正面（face）。这整个制程就依循CMOS制程的传统的智能。但是光进来后先要穿越正面几层满布金属线的缝隙，以及芯片的中层结构，才能抵达对光敏感的光二极管。光的吸收效率很差。从工程设计的角度来看，光经微镜头、滤光片后应该先抵达光二极管，直接让它吸收，转化成电信号，然后经金属连线把信号送出去，这才是合理的设计。之所以会变成如此别扭的结构，乃因半导体CMOS制程在演化过程中，就是将CMOS先置于底部，再将线路逐渐长上去的。无独有偶，大部分的生物的眼睛也有如此因演化过程产生的工程谬误。人类眼睛的盲点就是在光敏细胞的演化过程中，视神经先长到视网模前，这个演化的遗迹残留到以后更复杂的眼球结构之中，视神经阻挡视网膜对光线的部分吸收，以致于接近视界的中心点两侧都有对影像无感的盲点。演化无法重来，但是工程可以重新设计。CIS如此别扭结构，解决的方法就是从芯片背面着手：光的进入孔道微镜头、滤光片从比较接近光二极管（视网膜）的方向进来—就是晶圆的背面，在光二极管处转化成电信号后再由上层的金属线路（视神经）送出去处理。这样的结构不会让光被金属连线阻挡干扰，结构合理多了。如此的CIS结构叫背面照明（BI；Back-side Illumination），而老一代的CIS则叫前面照明（FI：Front-side Illumination）。光是一种信号，比之于建筑中的线路属于弱电系统，现在芯片中的部分弱电线路也地下化了，像是光纤或电缆。CIS的结构本来就由多种效能的芯片功能模块拼凑起来，至少包括像素阵列（pixel arrays）、类比线路（Analog to Digital Converters；ADC）、逻辑线路（Image Signal Processors；ISP）等组成，而这些模块在半导体制程看来就是异质（heterogeneous）。因此在异质整合（heterogeneous integration）的年代开始后，CIS的结构创新引领许多矽房地产变革的生发。

我观察到，智能物联网发展过程，大部分公司都想卖昂贵的物联网及大数据方案给客户，本末倒置，不易成功。2016年起，我们发展AgriTalk智能农业技术，最初的构思，是「剃刀与刀片」模式，希望智能农业的物联网硬件能以很低价格，甚至免费的方式提供给农夫，再以人工智能（AI）、生物有机营养液及害虫抑制剂等耗材来获利。要降低价格，AgriTalk的硬件必须很简单，并靠软件来弥补硬件的不足。例如，温度、湿度等传感器必须很便宜，其准确度会漂走，就要靠统计演算法来自动校正。农夫种的农产品，我们以契作方式回收，农夫便有不错的收入，造成双赢局面。这种「剃刀与刀片」模式除了要有永续维护的智能技术外，还有一重要前提，即慎选农作物（我们选择姜黄及白草莓），要有稳定行销管道。原始的「剃刀与刀片」（Razor and Blades）经营策略出现于20世纪初期，并非如AgriTalk般创造双方的共营获利模式，而是以「搭售」（Tied Products）方式，将某一基本商品（例如剃刀）低价贩售，以便大量贩售另一种相关消耗性商品（刀片），只思考如何赚客户的钱。在信息领域，使用「剃刀与刀片」策略最有名的例子是打印机（剃刀）和墨水匣（刀片）。今日雷射打印机的技术是全录（Xerox）研究员Gary Starkweather于1969年的发明，构想来自于影印机。影印机的发明人是Chester Carlson。Carlson是菲立普‧马洛里（Philip Rogers Mallory & Co.）的专利部门经理。因其工作的特性，时常碰到文件需誊本的问题。为了方便将文件誊本，他研究当时流行的各种复印文件的技术，包括摄影术、蓝图法、重氮法等。结论是，这些技术都不理想，皆需要使用一些溶剂而且制程很麻烦，因此决定亲自动手来找更好的方法。Carlson把家中厨房当作实验室，一度招致老婆翻脸。不过他仍然契而不舍，终于在1938年发明全世界第一个乾式印刷程序（Dry Printing Process），称为电子摄影（Electrophotography）或Xerography。Xerography是希腊字，意指乾写（Dry Writing）。卡尔森用乾式方法产生出来的复制影像即是影印机的基础，于1950年被全录公司成功的商业化。之后，雷射打印机将影印机的贩卖策略发扬光大，赚取客户不少银两。我对AgriTalk的期望，则更进一步进化，希望能创造双方的共营获利模式，帮助农夫大幅强化其谋生技能。