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從幼兒玩具(3-9歲)及童話故事開始灌輸常識，這個量子科技至少是一代人的事，要從娃娃抓起。Lego 推出量子電腦，英文量子童話也出現了。
這款細緻逼真的403 塊「IBM Q 量子電腦系統」樂高套裝比例為1:18，尺寸為11.2（寬）x 16.0（長）x 17.1（高）厘米，或4.4（寬）x 6.3（高）公分。長) x 6.7(高) 英吋。 從底部開始，它具有一個凸起的伺服器地板，帶有通風網格，為佈線和冷卻提供了開放空間。 其上方是一個淺藍色 IBM 42U 伺服器機櫃，裝有微波電子設備和一個帶遠端馬達的 Cryomech PT415-RM 製冷機，以及兩個水冷 CPA1110 氦壓縮機組，中間有一個灰色氣缸。 中心是一個高大的 Bluefors XLD-4K 低溫恆溫器支撐框架，懸掛著一台金色稀釋冰箱，底部裝有 IBM 433 量子位元 Osprey 量子處理器。

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  • 7奈米製程是啥？ 一般人可能會以為做半導體晶片跟做蛋糕一樣，一層一層疊上去就會成功了，但是蛋糕做壞了還能吃，半導體做壞了，漏電太大的，耗電太多的、速度太慢的則只能報廢。 記得40年前年我初入半導體業時，聯電最先進的製程是6微米，也就是6000奈米，後來艱辛的進入 3微米，也就是3000奈米，那時候的工程師還可以用光學顯微鏡，看看產品有沒有缺點。因為光波波長400-800奈米。時隔40年，不知不覺中，半導體製程竟然已經跨過1000奈米，進入130奈米，28、14 奈米，來到7奈米天險了，而且連5、3、2奈米的路程圖也攤開來。 一顆矽原子直徑約0.1奈米，如果製程最薄處真的只有7奈米厚，就是說一片絕緣物是用70顆矽原子組成的氧化矽，這麼薄的城牆，基本上是比1mm玻璃還透光的，更有趣的是，依照量子力學，所有被關在牆內的電子，雖然90%在牆內，卻會有10%分佈在牆外，這種現象是量子力學的必然，與製程良窳無關，但是這種量子現象，從巨觀世界看，就是電晶體D-S間有10%漏電，也就是水龍頭關不死的意思。 7奈米世界的IC電路設計工程師，必需在忍受D-S間有漏電，如同使用有漏水的水龍頭，設計浴室一樣。要用漏電的邏輯閘設計出可以用的邏輯電路，遊戲規則不再是以前絕對的1=100% 全通電 ，0=0% 完全斷電，而是類比型的1=70% 通電，0=30%漏電。這種情形對我們這些玩過類比電路的老骨頭，覺得沒啥困難，因為古代的鍺電晶體Icbo漏電也是很嚴重。但是對數位時代的小孩而言，可能會瘋掉。 Icbo 是古代鍺電晶體常見的熱漏電，與主題無關，在這裏暫不詳談。 假的7奈米製程 還好現在台積電號稱7奈米的製程，其實是騙人的，宣稱7奈米的電晶體，線寬其實是40奈米，閘極寬是20奈米，只有最細的D-S通道是寬7奈米，高52奈米、長60奈米，一顆MOS電晶體長寬高仍有40x60x100奈米大，這樣的尺寸，離會產生量子隧道效應，造成嚴重漏電的7奈米，其實還很遠，所以因為量子力學所造成的漏電只有1%，也就是1=99% 通電 ，0=1% 漏電 ，邏輯工程師還不需要太慌張。 2/3/5奈米製程 可是如果有一天製程真的到達號稱2奈米，實際絕緣牆真的只剩6奈米時，量子力學的物理現象就會很明顯，例如1=60% 通電 ，0=40%漏電， 到了1奈米製程，也就是城牆剩下3.5奈米厚時，1=55% 通電 ，0=45% 漏電，就會很好笑，就會需要下一代的天才AI工程師，或我們這一代曾經用過高漏電鍺晶體的老頭子來處理，來設法克服嚴重量子漏電問題。 我希望那時候，量子電腦已經實用化了，現在這種矽晶體做的半導體已經如同真空管一樣，變成骨董放進博物館了。 ******* 回到現實********* 如何建一條7奈米生產線 ㄧ條7奈米生產線，光是設備成本就要6000億台幣起跳，金額高到用國家力量支持都很吃力，台灣一年的稅收是20,000億，只夠投資做3條7奈米生產線。 一家半導體公司每年的毛利如果沒有超過300億美金，是不可能每年投入200億美金資本支出的，一旦停止資本支出，就等著被別人超越。毛利300億美金，等於1000億美金以上的營業額，即3兆台幣，比台灣一年的2兆元稅收還多，幾乎是台灣20兆GDP的15%。 歐盟想要設廠 即使傾全歐洲之力，也未必能支持一家長期虧錢的半導體公司，如果可以早就做了，如果做了就等著良率太低，生意不好，每年虧損100億美金，等於3000億台幣，歐洲各國財政早已捉襟見肘，一定不會持久，必定始亂終棄。 韓國三星 曾經的世界第一名，韓國三星也有7奈米製程，即使還沒進入量子漏電世界，在巨觀世界的漏電問題就已無法解決，三星不用可靠的FIN結構，跨大步直跳GAA 結構，良率會更搞不定，不但會繼續虧錢，而且會害死高通，高通貪便宜請三星代工，有點自取滅亡，也讓聯發科有機會順利超車。 美國想要台積電設廠 世界第一強國美國的第二號CPU DSP廠AMD ，早已徹底絕悟，放棄生產，全面請台積電代工，做出來的CPU立即將世界第一的Intel 打趴在地上，Intel的10奈米製程，至今良率上不來，一片12寸晶圓，製造成本美金15000元，如果良率高，做出200個良品，每顆成本美金75元，賣美金200元，賺得盆滿缽滿，每一個人都開法拉利。現在一片出來，測不到50片良品，等於一個CPU製造成本300元，賣一顆要倒賠100元，老本都快要吃光了，Intel想要學AMD改請台積電代工，又拉不下臉，也怕一旦做了就回不去了，真是進退失據，最近CEO又吹牛說要花200億美金，增加設備趕上台積電，但是金融業沒有一個看好他的，股價通通投反對票。 美國軍方DARPA 軍方雖然很著急，害怕最重要的飛彈用COU、F-35 、F-22用的高速FPGA及其它各種武器的IC都要靠台積電單一供應商，萬一台灣有事，例如大地震或阿共來犯就慘了，但是DARPA也不是白癡，不可能花300億美金再培養一個比Intel 更糟的阿斗。 中國的努力 全世界最有錢的中國，人民最優秀最奮鬥的民族，全世界最有效率的政府，從台灣挖走梁孟松、蔣尚義..等等諸多人才想要建立自己的半導體生產業，奈何中國人雖然比台灣小孩還努力還肯加班，但是缺乏最基本的紀律感與自律心，所以中國的半導體業努力20多年，20歲的中芯連14奈米的良率都還搞不定，根本無力分兵研發7奈米製程，中芯甚至連第一代ASML光刻機都還買不到，更不要說是買到為台積電特制的，能使產能再升高50%第三代超高功率光刻機，中國的新創半導體公司，不幸都是陳進-漢芯、武漢-弘芯之類的騙子在圈錢，在騙國家補助，都是騙子在騙傻子。 汽車業全面缺半導體 中國、日本、韓國、美國、德國、法國、英國、義大利的汽車業為了缺半導體而停止生產，傳統電子業也連帶遭殃，所以全世界各國都想恢復做半導體，過去20年被韓國跟台灣逐出戰場的日本半導體生產業，也想死灰復燃，不過他們的想法比較實際，都想學美國，邀請台積電去設廠，他們知道全世界只剩台灣人會願意去設廠，而且真的可以做好。可惜他們沒有美國那種強制力與大手筆，開出的條件，又猶抱琵琶半遮面，夫人做不到做妾也不願意，做婢做娼更是蹲不下來。 為什麼美國、日本都想請台積電去設廠呢？ 他們現有的東芝、NEC 、日立、飛利浦、摩托羅拉、德州、三星、英飛凌、特許不行嗎？ 是的！ 不行！ 因為全世界只有韓國人跟台灣人願意忍受半導體廠那種高壓力工作，不論學歷再高也願意嚴守紀律。那些在黃光室都敢偷吃三明治的美國工程師，是不可能做出7奈米的半導體的，更不用說各國都缺乏台灣這種既優秀又願意爆肝，可以24小時接受傳呼，立即拋家棄子返回工廠加班，立即解決問題的工程師/技術員，願意操作乏味機器的碩士，願意彎腰搬晶片、調化學品的博士。 光罩成本 7奈米製程，完成一組光罩要20億台幣，將來的1/3/5奈米的還會更貴，如果做錯就要再加20億，價錢高到小公司根本無力客製一顆IC，比以前14奈米時代做一組光罩只要2億台幣、28奈米時代做一組光罩只要2000萬元，相差很多倍，已不是小孩子可以參加的遊戲。 其實不是所有IC都需要7奈米 很多汽車零件、消費電子零件、玩具所需要的IC，用28奈米製程做就綽綽有餘了，如果日本、美國、歐洲公司不好高騖遠，願意彎腰做14-28奈米製程，其實是比較正確且實際的，例如聯電就早已決定不跟7奈米了。 台積電做的汽車晶片 產量只有佔汽車市場需求晶片總量的3%，照理說是無足輕重的，而且大多是28奈米製程，誰都能做，那為什麼德國、法國、美國、日本、中國都要求台積電幫忙呢？你知道真正的原因嗎？ 請你寫出來讓大家知道。 基礎建設 台灣已經發展出一套完整的基礎建設，所有半導體生產需要的氣體、液體都是供應商用雙層管路直接送進工廠，跟自來水一樣。世界任何國家，如果想在沙漠裡建立一個工廠，所有的氣體液體都要一桶一桶的放在外面。一隻鐵釘一顆螺絲也要空運進來，運轉將會很艱難。 為什麼半導體工廠要建在無人沙漠，因為以前他們歐美日人自己建的半導體廠，四周的土地、地下水都被污染毒害到寸草不生，這就是為什麼歐美日本後來都漸漸放棄生產半導體的真正原因，太陽電池也是有一樣的問題，所以全世界只剩下中國人肯做。 台灣的半導體廠本來也有嚴重污染的問題，後來環保要求越來越嚴格，他們才做了很多回收以及高溫毒氣燒毁設備。 水電 半導體生產除了必需耗用大量電力以外，也要使用大量的水，在缺電、缺水的地方，電價、水價貴的地方是不適合發展的。 周邊 在台灣以外的地區建廠，除了工廠本身以外，其他周邊的協力廠商要全部重建一套，難度很高。全世界很少國家能夠像台灣一樣，任何需要的東西都可以在兩小時車程內買得到，在21世紀，地大物博已經不是優點。小而美的台灣才是贏家。 阿凱2021-04-12 後記 ZI Hao Huang 問： 想請問台積電能7->5->3->2製程進步的原因是什麼呢？掌握技術了嗎？他們不是只負責代工嗎？若是技術進步又會是什麼原因呢（美方支援？ 阿凱回覆： 一開始是飛利浦教的，後來是美國TI IBM Motorola 等IC廠回來的人才帶回技術，最近20年則是自己研發的，製程進步縮小的目的是要降低成本，提高速度、減少功耗。 例如製程從14奈米進步到7奈米，速度增加2倍，耗電為1/4 ，同一個12寸晶圓產量變成4倍，例如一片晶圓100顆，變成400顆，每片IC成本自然降為1/3，就可以用定價將競爭者逼到無利潤邊緣，使其漸漸窮困而死。以前是三星用這種戰術打敗日本、德國、美國廠，也想勒死台灣的所有IC工廠，現在是台積電用這種戰術餓死拖死三星。謝謝張伯伯帶我們報仇。
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  • 首頁 部落格 問與答 教學百寶箱 教育新知 名師駐站 揪團研習 教學社群 親子天下 關於我們 新手上路 服務條款 加入教師 常見問題 隱私政策 認識親子幣 回到翻轉教育首頁 部落格 - 其他 搞清楚你所討厭的，是真的數學嗎？ 2015/09/30 瀏覽人次：5,226 胡哲瑋 先說明一下，這篇文章的標題沒有打反。 不久前，我在一部料理漫畫的新連載中看到以下這一段： 【“真正的美食”其實就和那些出色的繪畫、雕刻、音樂作品大同小異。 但凡所有一流藝術品的真正價值，只有具備天賦品味和嗅覺，並且接受過正統教育的人才懂欣賞。至於剩下的庶民們無非是跟風上流們給出的價值，人云亦云、知其然不知其所以然罷了。 “真正的美食” 也遵循著這樣的規律，只和懂它的人共享其價值，能做到這點的， 才配得上「料理」兩個字，除此之外都不能被稱為「料理」，只能叫「飼料」。】 看到這邊有何感想？不知道會有多少人跟我一樣，會聯想到我們當前的數學教育？ 其實調整過來相當簡單，將那些特別標注的地方替換一下即可： 【“真正的數學”其實就和那些出色的繪畫、雕刻、音樂作品大同小異。 但凡所有一流藝術品的真正價值，只有具備天賦品味和嗅覺，並且接受過正統教育的人才懂欣賞。至於剩下的庶民們無非是跟風上流們給出的價值，人云亦云、知其然不知其所以然罷了。 “真正的數學”也遵循著這樣的規律，只和懂它的人共享其價值，能做到這點的， 才配得上「數學」兩個字，除此之外都不能被稱為「數學」，只能叫「算數」。】 我這麼寫，並不是要說只有有天份的人能夠學數學， 而是要告訴你，我們可以從不一樣的角度去「接觸」、「認識」數學。 用「藝術」的角度。 2002年，美國數學家Paul Lockhart在他發表的學術論文A Mathematician’s Lament （中譯：一個數學家的嘆息）裡面明確地提到了這一點：「數學是一門藝術，但是數學和其他類型的藝術（如音樂和繪畫）的差別在於，我們的文化不認同數學是一門藝術。」 事實上，我們的文化不只不認同數學是一門藝術，還將學校裡”真正的數學”隱藏起來， 換成一個恐怖的「算數」怪物，讓許多學子避之唯恐不及。 什麼是數學？ 如果我們能回到過去詢問畢達哥拉斯以及他的數學兄弟會， 得到的答案恐怕將和現今大眾的認知完全不同，可惜就算有時光機我們也問不到答案， 因為畢達哥拉斯他的數學兄弟會是個「只有他們能碰數學」的機密組織， 入會時必須要宣誓不得將數學發現公諸於世，否則會被處死。（事實上還真的有人因此被殺。） 合理的懷疑是因為數學太好玩了，所以畢達哥拉斯不希望太多人接觸、認識真正的數學。 我們都知道，數學是關注於問題的學科， 但是在課堂中，真正值得討論的「問題」卻消失殆盡，取而代之的，是枯燥又乏味的「習題」， 代數、三角函數充斥在學生四周，然而真能派得上用場的人又有多少？ 我們的成年人都記得「2a分之-b加減根號b平方減4ac」，卻不知道那是什麼意思，怎麼得來。 我們從小不斷被師長訓練計算能力，然而，長大後又有多少人捨棄計算機直接心算呢？ 這就是為什麼學校裡數學教育會讓人如此痛心。 最大的問題是：數學課程裏面沒有真正的數學。 真正的數學不是易開罐，打開寫了面積的那罐，就得到「長x寬」或「底x高」。 那麼，真正的數學又是什麼？數學的本質又是什麼呢？ 觀看近年來的教育改革，拼命地想要讓數學變得"有趣"以及讓數學"生活化"，就可以知道一件事： 　　　　　　　　　　　　　決策人員根本不懂數學。 數學本身的有趣程度絕對超乎你的想像，而且最令人驕傲的地方在於，數學與生活完全無關。 不相信嗎？ 請回想一下你所認識的知名數學家，想想他之所以會成名的原因，再想想他們提出的經典問題， 其中有些在當時已經獲得解答，有些問題則流傳至今。 這裡值得注意的是，從來沒有任何一個問題是因為生活中有需要而被提出來， 更多的原因只是單純因為這些問題"有趣"。 研究質數的人並不是為了設計不易破解的密碼而研究質數， 費馬先生也不是因為購物的需要寫下費馬最後定理， 更別說真的有人在散步時有必要一口氣走完七座橋而不能重複了。 發現了嗎？癥結點在於有人先把數學變得"無趣"，現在才說要把數學變"有趣"。 我們值得讓孩子認識真正的數學。 真正的數學並不在課程綱要及教科書中， 那些冷冰冰的設計，就彷彿去野外探險卻只待在緊閉車窗的車廂裡面的遊客一般， 只能看著由導遊或駕駛所設計過的路程兩邊的風景，心中想著：「都給你說，不就好棒棒？」 完全缺乏探索以及體驗的歷程。 真正的數學只有在實際體驗的過程中去思考、提出自己的問題、進行猜測、嘗試錯誤、感受挫折、 拼湊出自己的解釋以及證明，經過這一連串的數學實境體驗後，燃起學習的渴望， 才能成為體會過數學真正美妙之處的探險者。 相對的，身為一名數學老師，最重要的任務並不是讓學生精通數學，而是設計出情境或遊戲， 讓學生處在需要推論、推理的情境之中，盡情體驗、學習，進而喜歡上數學。 還是那一句老話，只要讓學生喜歡數學了，學生自己就會去精通它了呀！ 書籤 留言 分享 分享 檢舉 加入翻轉教育 LINE 國小低年級、國小中年級、國小高年級、國中、高中職 數學 7 摺尾狐神社 胡哲瑋 專長： 數學、特殊教育 現職：新竹市東區國立科學工業園區實驗高級中學國小部科任 不是摺耳貓，是摺尾狐！ 本神社專門參拜【數學】以及【教育】，歡迎志同道合的夥伴一起來～ 共0則回覆 請先登入 請先登入（可匿名留言） 請輸入留言 送出 教師文章推薦 用「變」暢遊數學世界 對段考說 Yes, we can! 溝通，核心素養 相關類別文章推薦 真菌也會分解鋰電池？ 惠文高中新聞社，成就課本之外的青春學習 冏星人：我想從書中找到比自己更慘的人 前往電腦版瀏覽
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