盼與台灣合作！公理太空提「半導體太空製造」，擬國際太空站試驗

美國太空基礎設施開發商「公理太空」（Axiom Space）亞太地區太空人暨技術長若田光一接受中央社專訪表示，商業太空時代將促成全球跨產業供應鏈合作，期盼與台灣合作，利用低地球軌道（LEO）的微重力環境，實現半導體「太空製造」願景，生產超純材料。

若田光一認為，在太空站運用微重力與真空的環境進行實驗，取得突破性的研發成果甚至是實現革命性的「太空製造」（in-space manufacturing）願景。這些條件可以讓晶體無缺陷生長，從而產生更高品質材料，由於重力和大氣中雜質，這些材料在地球上很難生產。

公理太空半導體商業化全球主管 Divya Panchanathan 闡述，地球重力會造成晶體結構不完美，而低地球軌道的微重力則可讓晶體成長更均勻。此外，真空空間有助於無容器製程，將污染降至最低，並生產出更大、性能更高的半導體晶體。

公理太空建議與台灣公司合作，公理太空能協助把企業想執行的實驗送到國際太空站（ISS）上進行，ISS 於 2030 年退役後，實驗可持續在公理太空的太空站設施運作，等到研究成果成熟後，企業可發射製造設備，進而在低地球軌道生產，實際上，公理太空正在建造一個專用於太空製造的太空艙段。

不過，公理太空高層未透露指的是哪一種晶體，推測可能是矽、氮化鎵、砷化鎵等單晶材料，這些材料在半導體製造過程中被用作製造晶片的基礎基板。而氮化鎵或砷化鎵這種化合物半導體對地球重力和環境因素引入的雜質和缺陷特別敏感。在微重力下，熔體和任何摻雜物可更均勻地分布，可能產生更高品質的晶圓。

然而，在太空中生產任何東西都有實際考量。向太空發射材料和維護軌道設施的成本極為昂貴。目前向太空發射一公斤的成本約 3,000 美元（一塊矽晶圓重 100~150 克，成本為 100~200 美元），但使用獵鷹重型運載火箭（Falcon Heavy）預計可將成本降至每公斤 2,000 美元以下。但無論如何，以目前發射成本來看，即使晶圓品質再高，在地球外生產的價格仍得不償失。

數十年來，製造商已經改善以地球為基礎的晶體生長，且在大多數情況下，晶片製造商對於品質與價格的平衡感到滿意，因此在低地球軌道製造晶圓幾乎沒太大意義。不過，當微電子產業走入埃米時，可能就需要超純度晶圓，使在低地球軌道生產晶圓成為合理的選擇。

然而，專門生產硅、氮化鎵（GaN）或砷化鎵（GaAs）晶塊的公司及其供應商，將需要開發適當的技術，預期晶圓更可能在地球上製造，或者是經過改良的環境中進行。

（首圖來源：NASA）