台厂进军太空产业 关键材料仍有待突破

台大系统芯片中心举行低轨卫星关键元件技术研讨会，诸多IC设计业者均参与研讨。台大系统芯片中心

台湾在半导体、资通讯及精密机械等领域已在世界上占有一席之地，未来如何在太空产业也追上其他国家甚至是后来居上，逐渐成为产学研关注的焦点。台大系统芯片中心29日举行低轨卫星关键元件技术研讨会，包括原相、义隆、群联、明泰等厂商的研发部门主管均参与相关讨论。

台大电机系助理教授张子璿指出，太空元件很容易损坏是因为宇宙高能射线。所以学界也在研究抗电磁波干扰、抗宇宙射线的材料，以因应太空产业的需求。此外学界也希望彻底解决芯片堆叠的散热问题。

台大电信工程学研究所副教授李俊兴指出，在低轨卫星的通讯发展方面，目前各界看好太赫兹(Tera Hz) 。好处是天线可以做得很小，在太空、飞行器都可以高速传输。太赫兹带宽虽然很宽，但透过空气传输，路径损失(Path Loss)必须有创新做法。

根据学界分类，次太赫兹(sub THz)是指100GHz~300GHz频段；太赫兹(THz)则是300GHz~3000GHz的频段。不过台湾学界目前CMOS制程最多只有16纳米，芯片还是不够快，因此采用相位阵列(Phased Array)来提升数据传输率以及传送距离，以实现无线个人网络、数据中心以及装置对装置之间，可以在短时间内完成庞大数据的传输目标。

为符合欧盟的规范，张子璿投入地表最丰富的材料如石墨烯、氮化硼(Boron Nitride) 和1D木质纤维。研究发现二维材料的散热比金属更好，把二维材料贴合在元件上面可以达到散热的效益，只不过需进行材料混合，以避免导电、漏电。同样的材料亦可以解决3DIC封装的散热问题。同样的技术亦可应用在太空产业上。

台大电机系副教授胡璧合指出，低温存储器可应用在高速运算数据中心、量子电脑和低轨卫星。从研究来看，晶体管若在低温操作，可使用相对低的操作电压，稳定度高、金属导线的电子迁移率都可改善。

DRAM最大的问题是漏电，一旦低温就不会漏电。至于低温的SRAM，其读取和写入的速率更可提升4~5成。虽然太空有低温环境，但高速运算数据中心、量子电脑降低温度所需的成本则是另一个议题。

由于氮化镓可以达到很高的功率密度，且可操作于很高的频率，使得微波电路及系统设计的复杂度可以大幅降低，因此受到很大的瞩目，是目前在太赫兹频段的功率应用最有潜力的半导体材料。

另个值得注意的是磷化铟(InP)的元件，虽然其崩溃电压无法达到氮化镓(GaN)元件的范围，但因其材料的特性，可以操作在更高的频率，磷化铟(InP)的技术有机会可以达到大于1THz的操作频率。

台湾的林口长庚纪念医院质子暨放射治疗中心设有「粒子物理暨照射核心实验室」，可提供 70~230 MeV高能量质子，模拟太空近地轨道上的高能质子辐射状况，检测卫星元件、模块或系统在太空环境下的效能。目前长庚亦是「太空环境辐射验测联盟」的一员，希望能有助台湾航太产业发展与电子产业升级。

责任编辑：朱原弘