2023年9月13日星期三

科技不會一步登天

 半導體技術是過去這半世紀推動人類文明進步最重要的科技。他的進展是一點一滴累積起來來的,從單一元件到積體電路,從大尺寸到小尺寸,自始至終用的都是 FET及BJT的技術,從來沒有變過。不過人類對這種漸進式的進展常常並不滿意,總想要有一些新科技能夠一下子把技術往前推好幾大步。所以我們不時會聽到,有人聲稱發現了什麼新的技術可以讓電腦快上千百倍,讓通訊頻寬大幅增加,讓太陽能板的效率大幅提升。這些事情聽多了,我已經不太相信這些新聞。在學術界待了多年,我發現很多從事科研的人也喜歡吹牛,也喜歡一窩蜂地追求時髦。把一些根本還差的遠的東西,講的天花亂墜,而社會大眾和政府常常就吃這一套。


科技研究常常會失敗的,實驗室的結果也不見得適用於工廠。一項技術的發展不見得能像我們想像的那樣簡單。


隨便舉幾個曾經紅極一時,但以失敗告終的例子來談談。在70年代 Josephson junction device 被認為是未來製造大型積體電路的理想元件,因為它低功耗及速度快。IBM花了大量人力物力在它的研發上,但以失敗告終。在80年代初,很多人認為 GaAs有可能做 digital IC 取代Si. 美國政府花大錢培植了幾個公司,日木各大公司也競相研發。最後發現它只適合作小型的微波IC及元件。在90年代,有一陣子大家都在做 Single electron transistor。在學術界蔚為風潮,那時候每年最大的國際電子元件會議 IEDM, 都是它的論文。好像未來就是他的世界,可是現在也沒有人再提了。還有如在80到90年代,Bell Labs 大肆宣傳的 optical computing,認為可以用光取代電做為未來的電腦。最後也是無疾而終。


上 面講的這幾項技術都有很好的科學佐證,認為可以達到他們的目的,參與研發的人員也都是非常優秀的科學家。可是為什麼會失敗?我認為原因就在於,科學家想利用這些新技術一步登天的取代原有的技術。這是很不實際的。一個好的研究成果要成為一個好的產品需經過長時間的驗證及可行性研究,不能一廂情願地認為理論上可行就實際可行。以矽為主的半導體技術之所以成功,就是因為他一步一步地往前進,摩爾定律是漸進累積起來的,並不是跳躍式獲得的結果。


現在大家都在談,室溫超導體,二維電子材料,量子電腦等等。這些東西背後都有很好的物理和非常先進的材料技術。但如前面所述,這並不能保證他們會成為有用的產品。學術界的人也喜歡追求熱門,因為容易找到資源,容易發表論文。可是千萬不要熱昏了頭,誤導群眾,不然數年之後,竹籃打水一場空,又鬧笑話了。