本文由《110學年度新竹半導體產業發展史》修課學生
清華大學電資院學士班四年級古皓丞創作
前情提要
臺灣的半導體產業對於世界有著不可言喻的重要性，而其中身為晶圓製造的台積電更是在這幾年穩定成長，更因此有了「護國神山」的稱號。在這些名聲以及利潤讓台積電獲得鎂光燈的焦點外，背後是許許多多工程師日以繼夜的研發以及付出。製程每進入一個新的科技節點，都是諸多瓶頸以及技術挑戰的時刻，當中又以0.13微米，90奈米到65奈米時，出現重大的突破，而這項突破除了改寫整個半導體產業未來的發展外，也將這項技術的負責人，林本堅院士，深深的刻印在半導體歷史上。
當時的時空背景是必須透過減少光的波長讓解析度提升，從而可以製作更微小到電路，其中在193奈米進入157奈米的時候，在全球的產業界遇上了瓶頸。大量的資金投入，各大公司的研發都苦於解決問題時，林本堅院士從微影技術上下手，提出從傳統的乾式微影，轉移成浸潤式濕式微影技術。這項技術的原理，便是利用介改變造成光線折射的原理，讓原本的波長改變，從而可以生成更小的波長。若以193奈米當做基底，則可以生成134奈米的光，甚至遠遠優於正在開發的157奈米。起初，可想而知的是一片譁然，當許多資金已經投入在研發157奈米時，若轉換另一套技術的研發，代表過去的所有經費將化為烏有，因此在公司的策略眼光下，這是一項危險的賭注，且極度不被看好。然而在公開提出這項建議的那場研討會時隔兩年後，各大半導體設備公司，都決定跟進放棄157奈米乾式微影，採用193奈米浸潤式微影。這當中參雜了各式各樣的角力以及爭執或是故事，本文將探討這項偉大的決定，背後經歷的各種決策以及遠景。
正文
當時最重要的起頭便是那場會議，那時是一個原本為157奈米舉辦的講座，然而157奈米的會議室雀鳥無人煙，取而代之的是隔壁193奈米的浸潤式微影的會議室。當時林本堅院士便在說明著這項重大的決策。回頭看看浸潤式技術，若以物理學的觀點，他的發現最早可以追溯到1600年代，由英國的虎克提出。而後的數百年，這項技術也不斷地被研究以及證實。然而卻沒有人可以預想到，在時隔百年後的今日，我們可以用這項簡單的原理，在半導體的世界發想出解決辦法。當然提出理論是一回事，但是實作出來可想而知有一定的難度在，這點必須佩服那些實做出並且讓設備可以商用的工程師們。如同過去許多革命性的創新，當然招惹出許多批評以及反饋，因為當時只是提出一個看法，甚至無法證明是否也會遇到不一樣的瓶頸。這當中不僅僅研究上的意見分歧，更是背後商業以及產業板塊的角力對決。當時的設備商還平分秋色，光學鏡頭的供應商市占還是彼此競爭的情況，但是在幾年後ASML卻從中脫穎而出，浸潤式微影也扮演了不可或缺的角色。而聯電與台積電也從彼此爭霸的競爭轉變成台積電繼續朝新的科技結點邁進，而聯電則將重心朝向成熟製程。
在科技業的市場裡決策方針以及研發方向便是同等重要的，兩者攸關著一間公司的進步以及未來的競爭力。以微影技術作為例子，其他公司皆已將大量經費投入於157奈米的研發，若沒有在研究上有所突破，則這些研究經費將無法回收，將是莫大的損失，因此對於新想法的引進勢必會引起諸多的討論。然而真正偉大的決策者便是在這種時候，能夠洞察遠見，做出幾十年後回頭看正確的決定。雖然這些研發經費將化為烏有，但是適時的止血，轉換方向又未嘗不是更好的辦法。以過去其他科技公司為例，IBM裡面的工程師，能力以及研發量能皆位於世界頂尖的地位，但是在市場決策上，我認為是較其他科技大廠遜色的。原因就在於專研一項技術在學術上沒有問題的，但是企業裡，客戶以及利潤才是最重要的。這兩者的差別在於一個是marketpull，一個是technologypush。雖然我們都相信先進的科技可以帶來更大的市場以及利潤，但是這樣子的思想是危險的，利潤始終自客戶的需求，而客戶不在乎哪一項技術比較頂尖，而是哪一項技術可以滿足他的目標。這一觀點同樣可以套用到微影技術，即使最後157奈米技術成功突破了，但是成本無法下降，研發經費無法回收的情況下，即使技術獲得莫大的成就，但是在市場上是無法跟其他公司競爭的。
林本堅院士獨具慧眼的地方在於他洞見了當中的差別，若有走出自己的一片天，不行老是跟隨別人的腳步，雖然那條路一定比較好走。當時提出浸潤式微影技術時，在他台積電內部同樣遇到阻礙，反對的理由是連Intel都不打算採用的技術，為什麼台積電要採用。而林本堅院士的回答更是刻骨銘心，如果Intel已經做了，那我們只是在複製他們的成功，想盡辦法節省成本開銷而已，這樣是必定會落後Intel的，如此我們只是停留在N-1node。若想要擴大市場，那麼我們必須做到N+1node，也就是做出全世界都還沒有人做出的技術。這是多麼雄心壯志的發言，然而時至今日，台積電在製程演進下，由原先落後，如今走在世界最前端，這點必須歸功於決策者的遠見，浸潤式微影理當貢獻繁多。
成功的背後，除了遠見外，更重要的是對世界社會的貢獻。發展出如此技術，理當可以申請專利，而從中獲利。以浸潤式微影技術的成功，這份專利可想而知相當珍貴，但是台積電不一樣的地方在於，它沒有獨佔此項技術，而是選擇跟其他公司分享，林本堅院士自己便表示專利的目的最好是互相合作，而非抵制。從以上這些故事都可以發現，這項技術可以成功，不單單是偶然的巧合，而是許許多多細微的特點組合起來的，也看出林本堅院士的為人以及能力。
最後浸潤式微影技術是否會面臨終點？我的答案是肯定會的，這倒不一定是悲觀的回答，而是任何技術都不可能永遠獨霸，隨著科技的演進，隨著更多新的技術發明，一定會有新的技術取代掉。而為了讓科技節點繼續前進，肯定會遇到無法突破的瓶頸，然而不論未來如何，當初浸潤式微影技術的運用，在半導體歷史上佔有不可或缺的地位，也是承接未來的一個轉捩點。更難能可貴的不是這個技術本身，而是繼續保持著這樣的心態，不怕提出創新的點子，挑戰其他人，就算所有的公司都不認同或是看好你時，仍然堅定自己的選擇，我想這是浸潤式微影技術帶給我們的啟示吧。
