能助台積電晶圓檢測?諾貝爾得主天野浩:我要用 LED 改變世界

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 19 日 12:00 | 分類 尖端科技 , 材料 , 材料、設備 Telegram share ! follow us in feedly


LED 除了是省電、耐久的照明工具,更應用在電腦、手機,大大改變世界。不過,LED 功能不僅如此,開發 LED 貢獻卓著的諾貝爾獎得主天野浩,宣示要持續用 LED 改變世界。

對於台灣科技迷來說,上週是一個令人興奮的一週,因為2014年諾貝爾獎得主、名古屋大學教授天野浩,面對台灣產業進行了一場深度演講。

在國際半導體產業協會(SEMI)論壇裡,只見這位頭髮花白、笑容充滿朝氣的日本學者,鉅細靡遺的講述LED發展進程,並且仍舊充滿理想地宣示,「要善用LED的原料氮化鎵(GaN),來持續改變世界」,有別於一般人對於LED就是照明的印象。

深入你我生活,LED 無所不在

從太空仰望地球,黑夜裡閃閃熠熠的光點,正是人類照明科技的重大成就。從愛迪生發明白熾燈以來,最大的照明突破即是LED(發光二極體),由於省電、壽命長等優點,目前全世界的光源,超過七成都是來自LED。

LED除家用、路燈、戶外看板、紅外線遙控器等應用外,電子產品應用更是大宗:手機、電視、電腦光源皆都採用LED,目前光電產業也持續改進LED技術,想打造更佳顯示體驗。

LED是一種半導體,通電後可以發出各種顏色的光,以及紅、紫外線,但直到1990年代後半葉,才開始大量商用化。

談到LED改變世界的這段歷程,天野浩語氣難掩興奮。

經費拮据,諾獎得主曾手工做儀器

天野浩在1980年代就讀名古屋大學工學博士時,加入了恩師赤崎勇的實驗室,進行研究LED研究。

當時LED已被歐美實驗室研究超過20年,但仍有許多技術瓶頸。

面對困難,天野浩倒是十分樂觀以對,「加入這個實驗室讓人十分興奮,」天野浩以當時龐大、笨重的電視為例,如果能用LED取代裡面占空間的陰極射線管,「我們會改變世界!」

▲ 名古屋大學孵化的新創公司PES,打造氮化鎵光束電子顯微鏡設備,解析度可達奈米級。(Source:SEMI)

演說當下,天野浩如同回到少年時,拿著當年的舊資料,回憶這項改變世界的技術,研究經費第一年時竟只有310萬日圓(當時約台幣49萬元),手頭拮据下,部分儀器還是天野浩自己手工自製而成。

皇天不負苦心人,赤崎勇與天野浩有技術上的初步突破,而1993年任職日亞化學的科學家中村修二,在兩人的研究基礎開發出商用化的LED。

由於擁有省電、壽命長、體積小等諸多優點,也讓民間公司不斷開發新應用,形成從1990年代末持續至今的顯示技術大浪潮,連帶讓遊戲機、電腦、手機、電視產業蓬勃發展,並在全球供應鏈合作下,普及至尋常人家。

▲ 氮化鎵是LED材料,但也可應用於電源管理IC,名古屋大學利用相關技術打造的電動車逆變器、繼電器效率高。(Source:SEMI)

2014年赤崎勇、天野浩、中村修二,三人也共同因LED的卓越貢獻,獲得諾貝爾物理學獎。

天野浩指出,目前LED占全球七成多的光源,相比於傳統燈泡(日光燈等),每年省下了約950億度電,與日本每年的用電量相當。

而根據諾貝爾獎官網指出,LED由於耗電需求低,全球有15億遠離電網的民眾,正利用太陽能加LED,改善照明品質。

LED技術能助攻台積電先進製程?

不過,天野浩充滿新點子,除研究團隊備受肯定,也不斷尋找技術如何能貢獻社會的新應用。

去年天野浩團隊,就利用LED的原料氮化鎵(GaN)開發出「微波無線充電技術」,希望之後能應用於災區供電,或是無人機充電上。

而本次演講,他也透露名古屋大學相關應用的最新進展,其中,最讓人矚目的,竟然還跟台積電有關。

名古屋大學的新創公司PES(Photo Electron Soul)以氮化鎵技術,開發出一套半導體檢查設備。

天野浩指出,這個設備的檢測效率、穩定性、可連續運作時間都很高,因此「對於台積電等廠商來說,(這套設備)非常值得信賴」。

此外,由於名古屋大學團隊,也利用相關技術,包括LED紫外線消毒機器人、高轉換效率的電動車逆變器等,天野浩指出,全球仍有8億多人缺乏乾淨用水,因此也開發特定波長紫外線LED,以及殺菌機器人,希望找出最佳的殺菌效果。

▲ 名古屋大學團隊打造的殺菌機器人。天野浩指出,這可以用在飛機或工作場所的殺菌,目前實驗的數據是10秒鐘的照射,就可以讓99.9%病原體失去活性。(Source:SEMI)

(本文由 遠見雜誌 授權轉載;首圖來源:達志影像)

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