00:00 開頭
02:46 半導體業還有分世代？
03:21 他真實身分是誰？
04:14 第三類半導體有多重要？
05:48 綠能應用也靠它！
06:54 第三類半導體的科技戰國時代？
08:10 半導體領導廠商：德州儀器！
09:53 我們的觀點
10:48 問題
11:05 結尾
---【 影片口白逐字稿 】---
最近這幾年，要談到科技大趨勢，一定會提到什麼AI、電動車、5G、大數據。但你知道嗎，這些改變人類未來的技術，很可能都要建立在一個叫「第三類半導體」的東西上！這個東西，到底為什麼那麼厲害？今天就讓我們來聊聊「第三類半導體」吧！
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Hiho～大家好，我是志祺！
半導體，可以說是撐起整個現代人類科技的基礎。不只是我們現在的科技，幾乎都奠基在半導體上面，未來科技趨勢，也非常依賴半導體技術。
那前面提到的「第三類半導體」，也有人叫「第三代半導體」，就是目前半導體產業裡一個非常新的發明。雖然它還比較不成熟，但已經成為各個科技大國的兵家必爭之地，投入很多資源去研發。
不過對大部分的人來說，「第三類半導體」可能還是一個很陌生的名詞。這個東西，到底有多重要？為什麼會引起各國的爭奪戰？所謂的「第三類」又是什麼意思？今天，我們就來試試用最簡單的方式，來跟大家討論看看吧！
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【半導體是幹嘛用的？】
要知道第三類半導體有多重要，我們首先要來認識一下，半導體到底是幹嘛用的。簡單來說，從電腦、飛機到你家的電飯鍋，所有的電子產品要運作，都需要靠很多「電子元件」來共同完成。這些電子元件，可以理解成電子產品的細胞，各自負責很多不同的功能，像是開關訊號、放大縮小訊號等等。而半導體，就是一個用來製造電子元件的重要材料。因為半導體介於「導電」和「不導電」之間，所以只要用一些技術，我們就可以控制它的導電性，讓他可以完成很多不同類型的任務。
不過只有這樣的話，還不足以說明半導體真正的厲害之處。因為早在40年代的時候，就已經出現了用半導體材料做成的電子元件。但這些電子元件的體積還是很大，而且還需要人手去一個一個把不同的電子元件焊接起來，非常佔空間又沒效率。
在1958年的時候，德州儀器的工程師Jack Kilby就想到說：欸，既然不同的電子元件，都可以用半導體做，那能不能反過來，把這些電子元件通通做在同一塊半導體材料上呢？這樣就又省空間，又不用焊接來焊接去了啊！
經過不斷的嘗試之後，Jack Kilby終於成功把不同功能的電子元件，整合到鍺(Ge)這個半導體材料上，發明了世界上第一個「積體電路」，也就是我們常常聽到的IC（Integrated Circuit）。
半導體IC不只是體積小很多，而且它運作的效率更高、耗電更低，變成了影響現代人類文明的關鍵技術。Jack Kilby 也因此得到諾貝爾獎，被譽為是IC之父。順便講一個冷知識，Jack Kilby 後來還曾經拜訪過台灣，是交大的榮譽教授喔！
【半導體業還有分世代？】
前面提到Jack Kilby用的「鍺」，後來有些人會叫做「第一代半導體」。那有第一代，當然就會有第二代、第三代半導體啦。那半導體也跟Iphone一樣，世代越後面就越厲害嗎？嗯⋯⋯其實並不是這樣。因為IC有分成很多不同的類型，各自有不同的功能。像有的IC是用來運算資料、有的是用來轉換訊號、有的用來管理電源等等。那一般來說不同類型的IC，適合用不同的半導體材料去做。所以不同世代的半導體，其實不是互相取代的關係，他們比較像是不同種類，適合用來做成不同的東西。
那為了避免引起誤會，我們這裡不用世代的說法，改用第一類、第二類、第三類來區分。第一類半導體以「鍺」和「矽」這兩種材料為主。這類技術發展時間最長也最成熟，所以是目前半導體產業裡最主要的材料。
像是一般的電腦、電視甚至電冰箱等等「消費性電子產品」，大部分都是使用第一類半導體。而第二類半導體，以「砷化鎵」(GaAs)和「磷化銦」(InP)為主，特點是能夠承受高頻電磁波、高功率又低耗電，所以很常用在手機、基地台、照明設備上面。那最後就是今天影片的主角——第三類半導體。
這個家族以「氮化鎵」和「碳化矽」為主，相比起第一類和第二類，他們擁有更耐高壓、高溫、高功率的特性，簡單來說就是非常耐操。欸，不要小看這個「耐操」，光是這一點就打開了非常多未來可能性。
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【第三類半導體有多重要？】
像因為第三類半導體能承受很高的電壓，所以適合用來當成「功率元件」，也就是處理電源轉換的零件。這說起來有點複雜，我們超級簡化地說，就是把發電廠出來的電，轉換成能讓電器使用的電。當然這個任務，以前的半導體材料也能做到，不過第三類半導體不管是體積還是效率，都比過去強很多。比如現在市面上有不少「氮化鎵」充電器，比傳統的充電器小一半以上，還可以同時充筆電和手機等等不同電壓的產品，這就是第三類半導體的功勞。而且充電器，還是個比較小的應用，我們還可以再把規模放大一點。
現在大家講的大數據、元宇宙、AI等等未來科技，其實都需要用到非常非常強大的運算能力，所以需要蓋很多的數據中心，在裡面擺一大堆伺服器，24小時不停運算。
但數據中心要一直運轉，他的耗電量非常驚人。而且運轉的時候如果太熱，機器又容易壞掉，這就需要另外做散熱設備去散熱，啊那就要花費更多的電力，所以常常被批評是吃電怪獸。
這時「氮化鎵」很善於管理電源的特性，就可以很有效的解決這個問題。比如說利用氮化鎵技術的「即時微控制器（MCU）」，能夠很精準地轉換和分配電源，最高程度地提升電源使用效率。
有業者估計，如果全球數據中心都改用氮化鎵功率元件，會減少30～40％的能源浪費，十年內預計節省100兆瓦時（TWh）電力和1.25億噸二氧化碳排放量！
【綠能應用也靠它！】
另外，這幾年全世界都越來越重視的綠能議題，第三類半導體也扮演很重要的角色。拿電動車來說好了，雖然大家都知道電動車比較環保，但是很多人擔心電動車續航力又不夠，出遠門會很不方便。但是使用氮化鎵技術的電動車，就可以大幅度改善這個問題。因為它不只是利用電力的效率比較高，充電速度也更快。而且因為體積更小，能在車子裡塞進更多顆電池，增加行駛的續航力，讓更多人願意去採用電動車。
另外像是太陽能、風電場等等，幾乎可以說，只要是跟電源管理有關的東西，第三類半導體都可以很大程度改善它的效率，加速新能源的普及。
那我們前面提到那麼多第三類半導體的優點，其實都還只是它耐「高功率」特質的應用，另外第三類半導體「高頻率」的特性，也讓他很適合做成處理高頻電磁波的「射頻元件」，可以用在5G、衛星通訊和軍事領域等等不同的領域。
所以不誇張地說，第三類半導體，說是承載人類未來的關鍵技術之一，也因此讓它成為科技大國的兵家必爭之地。
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【第三類半導體的科技戰國時代？】
第三類半導體雖然有很多優勢，但因為技術剛剛起步，原料取得不容易、製造技術也都還非常困難，因此初期研發的成本很高。但即便是這樣，目前各國的大廠和政府，都非常積極地投入第三代半導體的生產開發，想要超前部署這一塊戰場。像是比較早在發展第三類半導體技術的美國，過去主要應用在軍用和通訊方面，現在正在積極向其他領域擴張。目前美國佔有領域龍頭地位，有很大的技術和原料優勢。而日本也在去年發布「半導體戰略要點」，也把推動第三代半導體研發，當成是重要政策之一。
最後不能不提的，是動作最積極的中國。中國因為在第一、第二類半導體的發展受限，所以想要藉由第三類半導體的科技，殺出一條新路。
因此在2020年公佈的「十四五計劃」中，中國把第三類半導體納入國家重點研發計畫，預計投注10兆人民幣來進行研發和生產，來勢洶洶。
那在台灣這裡，也把第三類半導體納入「前瞻研發計畫」，希望集合民間和業界的力量，去推動第三類半導體的研發。所以總的來說，雖然第三類半導體只佔半導體產業不到1%的產值，但整個領域正在迅速成長中。而且你也有機會，親身參與這個前沿技術！
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【半導體領導廠商：德州儀器！】
談到第三類半導體，就不能不提到本集的乾爹德州儀器！德州儀器是世界上最重要的半導體廠商之一，他們的願景，就是利用科技讓世界更美好。像前面提到，德州儀器發明的世界第一顆IC晶片，催生出後來的半導體產業；另外也發明了DLP (Digital Light Processing)技術的投影機，很大程度地推進了好萊塢電影工業的崛起。這些技術成就，都很真實地改變了我們的生活，而這都源自於德州儀器強調創新的企業文化！
像德州儀器每年都會舉辦Jack Kilby Award研發競賽，鼓勵員工發揮創意，把自己的點子化為可以改變世界的應用。為了鼓勵員工持續創新，在2008年的時候，也創立了Jack Kilby Lab，持續歡迎各方人才加入。有興趣的觀眾，可以點擊資訊欄查看更多消息。
另外，除了過去的技術成就，現在最前沿的第三類半導體的領域，德州儀器也繼續發揮創新精神。
目前他們在氮化鎵領域已經投注研發超過十年，在個人電子裝置、雲端電網、資料中心、電動車充電等應用，都已經獲得成果。像我們前面提到第三類半導體的應用，都是德州儀器已經成功研發，並且商品化的解決方案。
在產品之外，德州儀器也根據產業趨勢與需求，提供整合性的解決方案。所以他們目前在全球持續收購和興建晶圓廠，擴充產能來滿足不同客戶的需求。那如果你只是單純對第三類半導體感興趣，現在德州儀器，也提供一個深入理解這項技術的機會！
在今年9月舉辦的SEMICON，德州儀器會在9月15日的「功率暨光電半導體論壇」，深入探討氮化鎵的解決方案和未來的創新應用。不管你是學生、從業人士、學者或是一般民眾，都歡迎你報名參加！
【我們的觀點】
生活在台灣這個半導體重鎮，我們平常難免都會聽到一些「半導體生難詞彙」，但因為這個領域的理解門檻很高，很多時候我們聽了也只是滿頭霧水。那這次要做這個題目的時候，我們團隊也覺得非常有挑戰性。但是在深入認識之後，就發現說，其實半導體並不遙遠，他在我們每天的生活裡面無所不在，只是我們平常很難有機會去發現說，這些日常的東西的背後，原來有那麼深的技術在裡面。那我們也很開心有這個機會，能夠來跟大家一起，一點一點去認識這些影響我們每天生活的東西！
不過因為這個領域的知識實在太複雜，為了讓大家好理解，我們影片的說明做了比較多的簡化，有些部分的舉例可能不完全準確。如果你是相關領域的專家，也非常歡迎你留言跟我們補充分享～那如果想要更深入了解接觸「第三類半導體」，也很歡迎去搜尋德州儀器，或報名SEMICON演講哦！
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好，今天的討論就到這裡，最後想要問問大家，你對於第三類半導體最期待的應用是什麼呢？
A 充電器！不必帶重得要命的充電器出門，實在太重要了！
B 數據中心，希望能早點看到元宇宙的到來！
C 綠能應用，覺得減碳環保對地球來說最迫切！
D 其他，留言告訴我們吧
最後，如果你喜歡今天的影片，歡迎分享出去，讓更多人認識「第三類半導體」！
此外也可以點這邊，看看「半導體」和「電動車」的討論；那麼，今天的志祺七七就到這邊告一段落，我們明晚再見囉～
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【 本集參考資料 】
→半導體全布局的關鍵拼圖！第3類半導體熱潮解析：https://bit.ly/3DckRdF
→【積體電路60週年】發明者Jack Kilby：https://bit.ly/3BoCIwJ
→Jack Kilby：https://bit.ly/3x22btl
→功率半導體元件的逆襲：https://bit.ly/3RNPQAM
→第三代半導體材料—GaN、SiC將如何改善我們的生活？：https://bit.ly/3x8IS1n
→Gallium Nitride: Fast Forward to the GaN Data Center：https://bit.ly/3qjko1N
→第三代半導體——碳化矽材料之製程與分析：https://bit.ly/3D8Yk1w
→日本《半導體戰略》與我國可能因應策略：https://bit.ly/3RGZ1Tu
→第三代半導體專利角力：美日影響力大，中國以量取勝https://bit.ly/3RETA7W
→111年度「次世代化合物半導體前瞻研發專案計畫」徵求計畫說明會：https://bit.ly/3U5ogBh
→The Typhoon of the “Third-Generation Semiconductor” in the Post-COVID Era：https://bit.ly/3BpryYy
→【新興領域/2022.2焦點】兩大潛力應用市場，造就第三類化合物半導體的崛起：https://bit.ly/3D94Llc
→GaN大廠納微估明年營收翻倍 看好資料中心、電動車、太陽能三大動能：https://bit.ly/3DgyubE
→第三類半導體當紅炸子雞，前瞻布局攜手產、官、研積極投入：https://bit.ly/3DcbqLg
→投資人美麗誤會？第三代半導體是個很小市場 連台積電董座劉德音都說是「廣告效果」：https://bit.ly/3cTK2XV
→為太陽能電網增添儲能功能的四項重要設計考量：https://bit.ly/3RNW3wQ
→德州儀器推出最新GaN技術，攜手台達打造高效能伺服器電源供應器：https://bit.ly/3RP9Xii
→TI 推出業界首款車用 GaN FET 整合驅動器、保護功能與主動式電源管理：https://bit.ly/3ATH79s
【 延伸閱讀 】
→How Does a Transistor Work?：https://bit.ly/3Bp4JnS
→How do semiconductors work? (with animation) | Intermediate Electronics：https://bit.ly/3RuQrHO
→第三代半導體，台灣的機會在哪裡！？瀚薪為何變中資！？漢磊、嘉晶、太極有機會嗎？：https://bit.ly/3x7foRC