我們需要什麼樣的半導體實驗室？
最近清華大學半導體學院院長林本堅教授談到經費不足的問題，我可以感覺到他的無奈，但同時也感覺到學校的無力感。我曾做過交大三個半導體及奈米中心的主任，也在美國的研究中心和半導體初創公司工作過，我知道建一個半導體實驗室要多少錢， 要花多少心血。政府要各學校全力發展半導體，常常是有目標沒方法，有口號沒經費。他們看到台灣電子產業的成功，就認為學術界也可以依樣畫葫蘆。這完全是兩碼子事。
台積電新建的研發中心花了900億新台幣，在學校這是不可能的事，如果認為學術界也能做台積電那樣的研發，那是做夢。那麼我們該做什麼研究，需要什麼樣的實驗室？半導體實驗室可以有很多種，端看我們的目的是什麼。
先講一個我過去在建國家毫微米實驗室（NDL 和TSRI的前身）的故事。1988年，國科會要我負責興建這個實驗室，目標是世界最頂尖的半導體實驗室，必須要有Class10的潔淨室，國家出錢，一定要是世界第一流水準，不可以打折扣。
我組織了一個團隊，費了九牛二虎之力，選址，設計，發包，施工。說老實話它超出我的能力範圍，也超出學校的能力範圍。那時台灣的半導體產業才正要起步，沒什麼人有這方面的經驗，上面給我這個任務卻沒有任何幫手。在學校建這種實驗室，經費只是其中一個問題，最大的困難是專業人才不足。我是一個做半導體研究的教授，不是建築師，不是廠務，也不是水電工。學校沒有提供任何技術上的支援，但頂頭上司倒不少，會計室，營繕組，購運組，每個都要插一腳，再加上層層法規的限制，讓我忙得焦頭爛額。這個實驗室能夠完成並且使用至今可以說是一個奇蹟。
工程進行到一半的時候，有一次一個東京大學的教授 Sakaki 來訪，他與我的研究領域相仿是很好的朋友。我帶他參觀這個實驗室，他看了之後大為驚訝，說：這要花多少錢啊？我可不敢用這樣的實驗室。我寧可要一間小的，沒有管制，可以隨意進出的實驗室。他的想法其實跟我一樣，對我這種作比較基礎半導體研究的人，根本不需要如此 fancy的實驗室。
可是我不是為自己建實驗室，是建一個國家實驗室，好讓所有人都能用這裡的空間和設備做研究。這個實驗室還有一個功能，就是作為國家的櫥窗，是要展示給國人和國際看的。我們興建的時間和台積電成立的時間差不多，後來實驗室所訓練的學生不知道有多少進了科學園區，成為國家半導體人才的搖籃。所以就這個成果來看，這個實驗室是成功的。但這是一個國家實驗室，是大家共有的，不是一個學校可以獨立支撐的，也不表示所有半導體實驗室都應該這個樣子。。
現在幾乎所有主要大學都成立半導體學院，要大量培養半導體人才，我們到底需要幾個這樣的實驗室？我們已經有了一個國家實驗室，難道還要在每個學校重複嗎？
在政府眼中，這些實驗室要做台積電的後盾，他們心裡想的大概也是二奈米三奈米的元件。這是不切實際的想法。我們要做最尖端的半導體研究不需要二奈米三奈米，要訓練這方面的人才也不需要二奈米三奈米。我們常被台積電唬的團團轉，以為要做他們的那種研究才是最尖端的研究，這完全錯誤。台積電的成功有一半是錢堆出來的，學術界要做的是為他們提升另外一半的能力。那是不需要那麼多錢的。
我曾在矽谷一家新創公司待過，他們生產非常先進的半導體元件，但用的是最克難的設備和潔淨室。他們的儀器幾乎全是二手貨，但有最好的技師會修機器，會把老舊的設備自動化，他們可以用十分之一的價錢建一條生產線，潔淨室也很克難，比起我們交大的還差一截。這些都不妨礙他們做出最好的元件。
學校經費不夠，不妨也這樣做，不用買全新的設備，設法把舊設備翻新。我們要訓練學生做實驗，而不只會用儀器。我在五十多年前讀台大物理系，大三大四時我修了三門實驗課。鄭伯昆教授教我們電子學實騐，近代物理實驗，和近代物理實驗專題。在幾乎沒有經費支援下，他自己設計實驗，架設儀器，大四時我的實驗專題是用 Electron-positron annihilation量測金屬的 Ferni surface. 我們用的東西全是自己做的。我們用最克難的方法做前沿研究，而且在過程中學會怎麼做實驗和做研究。在這麼艱困環境下，我學到的讓我受益無窮。現在學校的實驗室裡，多半是新的儀器，不是自己做的，儀器壞了也不會修。很多學生只知道如何使用儀器，至於它的原理卻一竅不通。這種訓練是不夠的。
現在摩爾定律幾乎走到盡頭，在學校裡該做的不是在現有的半導體技術上再往前推進，那是台積電的事，不是學校該做的。我們要做的是，新的材料，新的元件 concept, 和奈米結構的物理。我們要教學生的是基礎的物理化學和材料科學，而不是學習使用那些自動化的設備。將來在半導體技術上要有所突破，一定要有堅實的物理基礎，特別是量子力學。這些都是學校該做也做得到的。
半導體實驗需要使用許多化學藥品，有毒氣體，純水和氮氣，溫度和濕度的控制等等，這都不是一般小型實驗室可以提供的。這必須是一個由國家出資的共用實驗室，如果每個學校都要蓋一個現代化的實驗室，那是不可能的。不僅經費龐大，營運起來也沒有效率。像我前面所說的，建這種實驗室應該交給專業的團隊，而不是讓少數幾個教授來負責，教授不是萬能的，他們的工作是教學與研究，而不是蓋房子。
在新竹地區的TSRI就是一個現成的共用實驗室，其他學校就不必自己另建。這個共用實驗室必須要有彈性，能夠提供所有人的研究需要。他不需要像園區大公司那樣的生產設備和潔淨度要求。
至於各個學校，仍然可以有自己的實驗室，半導體研究不是只有製程，像材料分析，元件測試，半導體物理等等，都非常重要，而他們多半不需要潔淨室。這些多樣性個別化的實驗室，才是研究人員真正能發揮創意的地方。
對於學校裡的研究，錢不是萬能的。錢可以買到儀器設備，但買不到創意也訓練不出優秀的工程師。各學校的半導體學院，該做的是加強基礎訓練，做一些公司做不到的研究，他要提供給工業界的，不是先進的技術，而是新的觀念和有能力創新的人才。
