無所不在的半導體:半導體零極限展

文.圖/楊佩諭 

在我們的環境周圍存在許多不同性質的材料,有些會導電、導熱(如銅鐵金屬類材料),有些是不太會導電或導熱(如陶瓷之類材料),而半導體則介於上述兩者之間,導電或導熱功能不如金屬但又比陶瓷來得好。但因為以前材料純化技術不成熟,即使19 世紀時就發現半導體的材料,卻一直無法讓半導體穩定。一直到20 世紀材料純化技術進步後,才能真正開始應用半導體材料。

20 世紀初真空管的發明,使得收音機、長途電話、無線電報、雷達、電腦相繼發展,但真空管體積大又耗電,促使美國貝爾實驗室於二戰期間,成功研製一種體積很小,卻可以代替真空管的電晶體。爾後,更因對電子產品「輕、薄、短、小」的追求,發明了積體電路。經過50 年來的發展,半導體電子元件的大小從毫米、微米進化到奈米等級,體積雖然越來越小,其功能卻越來越強大。資訊產業也從電腦網路時代進入到智慧行動裝置的爆炸式發展。
愛因斯坦說:「想像力比知識重要。」半導體歷經真空管、電晶體、積體電路三個時期的蓬勃發展,可說是無限想像力打造無限科技未來的寫照。而科教館的「半導體零極限展」(以下簡稱「本展」)依照半導體特色與應用,規劃出五大展示主軸:原子遊戲間、發現貝爾實驗室、前進微世界、光電夢工廠與無限大未來。

原子遊戲間

矽是大自然中最常見的元素,可從石頭或沙子中萃取出來,也是目前最常被使用在半導體的材料。除了矽之外,半導體家族還有那些成員呢?「原子遊戲間」讓觀眾透過全身跳躍,認識半導體材料「矽」的原子結構,以及其他半導體家族的元素。

觀眾透過跳躍的方式來認識半導體的原子結構。觀眾透過跳躍的方式來認識半導體的原子結構。

發現貝爾實驗室
成立於1925 年的貝爾實驗室,培育出許多科學家並獲得多項諾貝爾獎項。最早的電晶體也是由貝爾實驗室所發明,電晶體可以作為開關進行電流控制,現在試著改變電池的方向,讓「發現貝爾實驗室」的大機器人,帶觀眾觀察電子如何移動。


動動桌面的電池,看看電子與電洞如何移動。動動桌面的電池,看看電子與電洞如何移動。

前進微世界

IC 的製程就像蓋房子,分成很多層,每一層各有不同的材料與功能。我們將這些製程簡化成七個步驟,透過互動帶領觀眾一同舞動雙手,並了解每一個製程步驟的特性,著手製作屬於自己的IC。

光電夢工廠

你知道半導體也可以發光嗎?常見的LED 燈就是利用半導體來發光的,現在試著組合不同的元素發出「紅」、「綠」、「藍」三種顏色的光,透過這三種顏色就可以調變出多彩繽紛的光!

找出LED 三原色就可讓椅子發光。找出LED 三原色就可讓椅子發光。

單晶圓多反應室 P-5000

1987 年應用材料公司推出的P-5000 ,是半導體業界進入單晶圓多反應室平臺的革命性創舉。1993 年美國史密斯國家博物館將P-5000 納進永久典藏,以表彰其對人類進入資訊時代的貢獻。

無限大未來

半導體的發明使得人類生活邁向微型化、高速化以及大量化的資訊處理時代。科技進步的基礎,來自於人類對未來的想像,你可以想像未來的世界會是什麼樣子嗎?「無限大未來」邀請觀眾盡情創作,為未來的穿戴、建築與交通工具著色並上傳,看著自己彩繪的作品穿梭未來城市,想像科技將在半導體持續發展中走向無限大未來。

使用桌上的觸控面板去妝點自己的未來城市吧。使用桌上的觸控面板去妝點自己的未來城市吧。

除從遊戲過程中了解半導體的元素與應用,窺看半導體的發展歷程,並啟發學子對半導體研究的興趣之外,也特別展出藝術家楊其聰先生利用主機板、硬碟、記憶體等電子零件打造的電子城市景觀作品,詮釋半導體深入城市角落構築出的智慧城市,將科技與藝術跨域結合。

藝術家楊其聰先生的作品―電子城市。藝術家楊其聰先生的作品―電子城市。

本展自104 年10 月1 日起於科學教育館3 樓西側展廳展出,歡迎您蒞臨參觀瞭解半導體的原理與應用,打造屬於您的半導體夢想世界。

 

 

楊佩諭 國立臺灣科學教育館展覽組契僱助理員

 

 

12/07/2015 10:56

當日人數:1  累積人數:2440

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