0:00:01.246,0:00:04.830
以前，電腦的大小跟[br]一個房間一樣大。

0:00:04.854,0:00:07.646
但現在已經小到可以放到[br]口袋裡、戴在手腕上，

0:00:07.665,0:00:10.984
甚至可以植入你的身體中。

0:00:11.008,0:00:12.289
多酷啊？

0:00:12.809,0:00:17.146
這之所以能夠實現，[br]是因為電晶體的微型化，

0:00:17.170,0:00:19.662
電晶體是電路中的小型開關，

0:00:19.686,0:00:21.662
位在電腦的心臟部位。

0:00:22.051,0:00:25.223
微型化能成功，也是經過數十年

0:00:25.247,0:00:28.045
科學和工程的的發展及突破，

0:00:28.069,0:00:30.741
還有數十億美元的投資。

0:00:31.352,0:00:34.100
但，它給了我們非常大量的計算、

0:00:34.124,0:00:35.929
非常大量的記憶體，

0:00:35.953,0:00:40.895
以及我們現今大家都體驗到[br]且很享受的數位革命。

0:00:41.665,0:00:44.433
但，壞消息是，

0:00:44.457,0:00:47.339
我們很快就要碰到數位路障了，

0:00:47.613,0:00:51.963
因為電晶體微型化的[br]速度正在減緩。

0:00:52.471,0:00:55.345
這個狀況發生的同時，

0:00:55.369,0:00:59.367
因人工智慧以及大數據，

0:00:59.391,0:01:02.821
我們的軟體還在持續不斷創新。

0:01:03.175,0:01:08.215
且我們的裝置經常要執行[br]臉孔辨識或是虛擬實境，

0:01:08.239,0:01:12.464
或甚至要在我們變化莫測[br]又混亂的道路上自動開車。

0:01:12.959,0:01:14.446
這很不可思議。

0:01:14.618,0:01:18.935
但，如果我們趕不上[br]我們軟體的胃口，

0:01:19.309,0:01:22.986
我們的科技發展就有可能[br]會達到一個點，

0:01:23.120,0:01:25.724
在這個點，我們用軟體能夠做的事

0:01:25.744,0:01:28.625
其實會受限於我們的硬體。

0:01:29.075,0:01:33.583
我們都遇過這樣的挫折：[br]老式手機或平板電腦

0:01:33.607,0:01:36.771
跑得又慢又辛苦，最後停下來，

0:01:36.795,0:01:40.770
因為裝在上面的軟體更新[br]和新功能帶來的負擔越來越大。

0:01:40.794,0:01:44.177
但不久前我們剛買來的時候[br]用起來還挺好的。

0:01:44.201,0:01:46.375
但飢渴的軟體工程師

0:01:46.405,0:01:50.041
隨時間吃光了全部的硬體能力。

0:01:51.883,0:01:55.495
半導體產業非常清楚這個狀況，

0:01:55.519,0:01:59.403
且在努力投入各種創意解決方案，

0:01:59.427,0:02:03.398
比如超越電晶體，採用量子計算，

0:02:03.762,0:02:07.974
或甚至在替代架構當中[br]使用電晶體，

0:02:07.998,0:02:09.601
比如類神經網路，

0:02:09.625,0:02:12.638
以製造出更穩健且有效率的電路。

0:02:13.270,0:02:16.369
但這些方法都要花相當的時間，

0:02:16.633,0:02:21.260
針對這個問題，我們真的期望[br]能有更立即的解決方案。

0:02:22.899,0:02:27.411
電晶體微型化的速度[br]之所以慢下來的原因

0:02:27.705,0:02:32.391
是因為製程的複雜度不斷增加。

0:02:33.142,0:02:36.212
電晶體以前是大型笨重的裝置，

0:02:36.416,0:02:39.725
直到以純晶體矽晶圓為基礎的

0:02:39.749,0:02:42.440
積體電路被發明出來。

0:02:42.946,0:02:45.725
持續發展了五十年後，

0:02:45.749,0:02:48.832
現在我們可以把電晶體尺寸

0:02:48.856,0:02:51.675
縮小到只有十奈米。

0:02:52.361,0:02:54.798
你可以把超過十億個電晶體

0:02:54.822,0:02:57.785
放入一平方毫米的矽當中。

0:02:58.273,0:03:00.295
更清楚來說，

0:03:00.319,0:03:03.995
一根人類頭髮的寬度是一百微米。

0:03:04.169,0:03:06.688
一個紅血球細胞，[br]基本上是看不見的，

0:03:06.712,0:03:08.311
寬度是八微米，

0:03:08.335,0:03:11.735
所以，一根人類頭髮的寬度[br]約可放十二個紅血球細胞。

0:03:12.467,0:03:15.567
但，相對之下，電晶體更小，

0:03:15.591,0:03:19.439
寬度只有一微米的一小部分。

0:03:19.463,0:03:23.009
大約兩百六十個電晶體排在一起

0:03:23.033,0:03:25.011
才等同一個紅血球細胞的寬度，

0:03:25.035,0:03:29.499
或者，三千個電晶體排在一起，[br]才等同一根人類頭髮的寬度。

0:03:29.523,0:03:33.847
現在就在你口袋裡的奈米科技[br]真的很不可思議。

0:03:35.204,0:03:37.392
明顯的益處是能夠

0:03:37.416,0:03:41.250
在晶片上放更多較小的電晶體，

0:03:41.984,0:03:45.476
此外，較小的電晶體[br]也是較快的開關，

0:03:46.166,0:03:50.567
且較小的電晶體也是[br]比較有效率的開關。

0:03:50.591,0:03:53.068
所以，這種組合讓我們可以

0:03:53.092,0:03:57.391
取得成本較低、性能較佳、[br]效率較高的電子產品，

0:03:57.415,0:03:59.478
讓我們現今可以享用。

0:04:02.415,0:04:05.179
要製造積體電路，

0:04:05.203,0:04:08.411
電晶體要一層一層打造

0:04:08.435,0:04:10.788
在純晶體矽晶圓上。

0:04:11.332,0:04:13.560
用極度簡化的方式來表示，

0:04:13.584,0:04:17.865
電路的每一項小特徵都會被投影

0:04:17.889,0:04:20.221
到矽晶圓的表面上，

0:04:20.245,0:04:23.614
記錄在光敏感的材料中，

0:04:23.948,0:04:26.887
接著透過光敏感的材料進行蝕刻，

0:04:26.911,0:04:29.932
在下方的各層留下圖案。

0:04:30.612,0:04:34.696
這些年來，這個流程[br]已經被大大地改善，

0:04:34.720,0:04:37.493
讓我們現今使用的電子產品[br]能有這樣的效能。

0:04:38.279,0:04:41.721
但，隨著電晶體的特徵[br]變得越來越小，

0:04:41.745,0:04:43.626
我們已經越來越接近

0:04:43.656,0:04:46.689
這項製造技術的實體極限。

0:04:48.515,0:04:51.620
做這種曝影的最新系統

0:04:51.644,0:04:53.947
已經複雜到

0:04:53.971,0:04:58.401
據稱每台機器的成本要超過一億美元。

0:04:58.725,0:05:03.012
半導體工廠有數十台這類機器。

0:05:03.036,0:05:07.462
所以，大家會質疑：[br]長期來看，這種方式可行嗎？

0:05:08.441,0:05:12.121
但，我們相信我們可以用完全不同

0:05:12.145,0:05:16.168
且更有成本效益的方式來製造晶片，

0:05:16.835,0:05:20.765
將分子工程以及模仿自然的方式

0:05:20.963,0:05:24.576
運用到我們奈米尺度的電晶體上。

0:05:25.267,0:05:29.928
如我前面說過的，傳統製造方式[br]是把電路的微小特徵

0:05:29.952,0:05:32.076
投射到矽上面。

0:05:32.818,0:05:35.562
但如果你去看積體電路的結構，

0:05:35.586,0:05:37.370
電晶體陣列，

0:05:37.584,0:05:41.213
許多特徵其實被重覆了數百萬次。

0:05:41.237,0:05:43.845
它是種高度週期性的結構。

0:05:44.331,0:05:47.399
所以，我們想要把這種週期性

0:05:47.423,0:05:50.120
應用到我們的替代製造技術。

0:05:50.144,0:05:53.449
我們想要用自組裝的材料，

0:05:53.603,0:05:56.484
來自然形成我們的電晶體

0:05:56.534,0:05:58.987
所需要的週期性結構。

0:06:00.052,0:06:02.194
我們用適當的材料，

0:06:02.218,0:06:05.655
由材料來做難做的精緻圖形，

0:06:05.679,0:06:10.538
而不是把投影技術[br]推到極限或極限之外。

0:06:11.909,0:06:15.808
在大自然的許多地方[br]都可以看到自我組裝的例子，

0:06:15.832,0:06:18.742
從脂質膜到細胞結構，

0:06:19.266,0:06:22.321
因此，我們知道它可以是個[br]穩健的解決方案。

0:06:22.345,0:06:25.906
如果它對大自然來說夠好了，[br]那對我們來說應該也夠好了。

0:06:26.549,0:06:31.349
所以我們想要把這種大自然本有的[br]穩健的自我組裝方法

0:06:31.373,0:06:35.338
用在製造半導體的技術上。

0:06:36.929,0:06:39.544
其中一種自組裝材料——

0:06:40.388,0:06:42.635
叫做嵌段共聚物——

0:06:42.659,0:06:47.442
含有兩個聚合物鏈，[br]長度只有幾十奈米。

0:06:47.466,0:06:49.517
但這些鏈痛恨彼此。

0:06:49.541,0:06:51.025
它們會互相排斥，

0:06:51.049,0:06:54.946
很像油和水，或是[br]我十幾歲的兒子和女兒。

0:06:54.970,0:06:56.327
（笑聲）

0:06:56.351,0:06:59.125
我們用蠻力將它們結合在一起，

0:06:59.149,0:07:01.388
由於它們彼此互斥，

0:07:01.408,0:07:04.254
所以就就形成了內建的阻撓系統。

0:07:04.716,0:07:08.001
有大批這樣的材料，有數十億種，

0:07:08.025,0:07:10.936
類似的材料試圖黏合在一起，

0:07:11.350,0:07:15.349
而與此同時，對立的材料[br]則試圖與彼此分開。

0:07:15.362,0:07:19.116
這系統內建著阻撓與拉力。

0:07:19.140,0:07:23.449
它會到處移動、蠕動，直到成形。

0:07:24.209,0:07:28.257
自然自組的形狀小到奈米級，

0:07:28.281,0:07:32.008
它有規律，有週期性，範圍很長，

0:07:32.032,0:07:35.890
正如電晶體陣列所需。

0:07:37.347,0:07:39.878
這樣我們就可以使用分子工程

0:07:39.902,0:07:42.966
來設計不同大小的不同形狀，

0:07:42.990,0:07:45.053
以及不同的週期。

0:07:45.077,0:07:47.808
比如，以一個對稱的分子為例，

0:07:47.832,0:07:50.907
在這個分子中，[br]兩個聚合物鏈的長度相近，

0:07:50.931,0:07:53.602
形成的自然自組結構

0:07:53.626,0:07:56.425
是一條很長且蜿蜒的線，

0:07:56.579,0:07:58.389
非常像是指紋。

0:07:58.951,0:08:01.273
而指紋線的寬度

0:08:01.297,0:08:03.217
和它們之間的距離

0:08:03.331,0:08:07.242
是根據我們聚合物鏈的[br]長度來決定的，

0:08:07.266,0:08:10.560
此外系統內建的阻撓程度[br]也是一個決定因子。

0:08:11.320,0:08:14.238
如果我們能使用不對稱的分子，

0:08:14.247,0:08:18.226
我們甚至可以創造出[br]更精緻的結構，

0:08:18.839,0:08:22.924
不對稱的意思就是[br]兩條聚合物鏈的長度明顯不同。

0:08:23.749,0:08:26.459
在這個情況下形成的自組裝結構，

0:08:26.483,0:08:30.283
比較短的鏈會在中心[br]形成一個緊實的球，

0:08:30.307,0:08:34.148
它的周圍則是較長、[br]對立的聚合物鏈，

0:08:34.172,0:08:36.220
形成一個自然的圓柱。

0:08:37.089,0:08:38.924
這個圓柱的大小

0:08:39.188,0:08:42.443
以及圓柱間的距離，即週期性，

0:08:42.627,0:08:46.221
同樣也是取決於我們[br]製造的聚合物鏈的長度，

0:08:46.245,0:08:48.983
以及內建的阻撓程度。

0:08:49.896,0:08:53.524
換言之，我們用分子工程

0:08:53.798,0:08:56.623
來自組奈米尺度的結構，

0:08:56.647,0:09:01.557
可以根據我們的設計來形成線條、[br]圓柱大小和週期不同的結構。

0:09:02.337,0:09:05.476
我們利用化學、化學工程，

0:09:05.690,0:09:10.479
將我們需要的奈米特性[br]製作在電晶體上。

0:09:13.611,0:09:17.540
但，自主組裝這些結構的能力

0:09:17.684,0:09:19.941
只能帶我們走到半路，

0:09:20.145,0:09:22.954
因為我們仍然需要[br]將這些結構放置在適當的位置，

0:09:22.978,0:09:26.528
而這些位置，就是我們希望[br]電晶體在積體電路中擺放的地方。

0:09:27.246,0:09:29.984
但我們能相對輕易地做到，

0:09:30.008,0:09:33.296
只要運用大範圍的指引結構，

0:09:33.816,0:09:36.985
將自組裝結構引導到

0:09:37.009,0:09:38.930
我們指定的固定位置，

0:09:38.954,0:09:42.801
迫使其餘的自組結構平行排列，

0:09:43.199,0:09:45.599
如此就能依照我們的建構方式[br]完成結構的組建。

0:09:46.510,0:09:51.059
比如我們想做一條[br]四十奈米長的細線，

0:09:51.173,0:09:55.311
很難用傳統的投影技術來製造，

0:09:56.274,0:10:01.059
但我們可以製造一個[br]一百二十奈米的結構引導通道，

0:10:01.083,0:10:03.487
用一般的投影技術就辦得到，

0:10:03.611,0:10:05.971
這個通道結構中會有

0:10:06.001,0:10:09.772
三條四十奈米互相對齊的線。

0:10:10.226,0:10:14.995
如此，材料才能完成[br]最困難的精緻曝影。

0:10:15.790,0:10:19.697
我們把這整個方法叫做[br]「引導式自組裝」。

0:10:21.586,0:10:24.340
引導式自組裝的挑戰在於

0:10:24.364,0:10:28.450
整個系統需要近乎完美地[br]符合我們要的排列方式，

0:10:28.864,0:10:31.634
因為結構中若有任何微小的瑕疵，

0:10:31.644,0:10:34.095
都可能會造成電晶體故障。

0:10:34.169,0:10:37.138
因為我們的電路上[br]有數十億個電晶體，

0:10:37.162,0:10:40.390
我們需要一個接近[br]分子等級的完美系統。

0:10:40.977,0:10:44.182
但我們需要用到非常精準的量測工具[br]才能達成這個目標，

0:10:44.197,0:10:46.849
從化學的清潔，

0:10:47.213,0:10:51.139
到半導體工廠小心處理這些材料，

0:10:51.158,0:10:55.480
到移除最小的奈米尺度瑕疵。

0:10:57.311,0:11:02.201
所以，引導式自組裝是種[br]讓人興奮的顛覆性新技術，

0:11:02.525,0:11:05.094
但它還在開發階段。

0:11:05.680,0:11:08.515
但我們越來越有信心可以真的

0:11:08.525,0:11:11.252
把它引入到半導體產業，

0:11:11.276,0:11:14.233
做為一種革命性的新製程，

0:11:14.257,0:11:16.534
且在接下來幾年就可以做到。

0:11:17.014,0:11:20.048
如果我們能做到，如果我們成功，

0:11:20.077,0:11:24.885
我們將能夠把電晶體的[br]成本效益繼續微型化 ，

0:11:24.909,0:11:28.662
繼續將計算能力大大擴展，

0:11:28.686,0:11:30.568
並帶來數位革命。

0:11:30.592,0:11:32.701
不只如此，這甚至可能是

0:11:32.711,0:11:36.262
分子製造新紀元的黎明。

0:11:36.416,0:11:37.947
這多酷啊？

0:11:38.519,0:11:39.677
謝謝。

0:11:39.701,0:11:43.910
（掌聲）