前瞻奈米電子與系統研究中心

 
   

中心主持人的話

以地緣及領域上的優勢,追求學術卓越並持續強化「半導體」、「智慧電子」產業的產學合作,以創新技術、基礎研究的成果,提升我國產業的核心競爭力並帶動具有加值效益的經濟成長,成為亞洲第一的頂尖研究中心。

李鎮宜

Armed with solid base, geographic advantage, and track-record outstanding results in the fields, eNES will continue to strengthen both academic excellence and industrial impact on "semiconductor" and "intelligent electronics", two largest Taiwan High-Tech sectors. Our objective are:
(1)World class research results.
(2)Significant impact to Taiwan industries.
(3)Extensive int’l collaborations.
(4)and to lead ECE domain of NCTU toward world“Top 10”.

Chen-Yi Lee
 

   

中心簡介

「前瞻奈米電子與系統研究中心(eNES)」以交大第一期頂尖計畫的「奈米電子資訊系統研究中心」核心研究團隊及電機學院相關領域研究團隊共同組成。近幾年,在第一期頂尖計畫經費挹注下,成果斐然。由下表可見本校在電子元件領域的頂尖期刊IEEE Electron Device Letters (EDL)、IEEE Trans. on Electron Devices (TED)發表的論文,交大歷年均穩居全球首位。2005-2009年在頂尖國際會議International Electron Devices Meeting (IEDM)發表的論文,交大全球排序第16,全球大學中排序第5(僅落後史丹福大學、普渡大學、新加坡大學、東京大學);在Symposium on VLSI Technology (VLSI),本校全球排序第17,全球大學中排序第4。在電路及系統領域的頂尖期刊IEEE Trans. on Circuits and Systems (TCAS),交大全球排序第2,全球大學中排序第1;在IEEE J. Solid-State Circuits (JSSC)交大全球排序第11,全球大學中排序第5。交大在電子元件、電路、及系統領域,已居國際一流地位。

 

現有研究成果之特色摘要如下:(1)在矽基前瞻元件領域,我們在鰭狀電晶體(FinFET)、多閘極電晶體(MuGFET)、環繞式閘極電晶體、奈米線電晶體、奈米晶粒(Nano-Crystal)、異質通道(Hetero-Channel,如Ge-Channel、III-V Channel)電晶體、Ge MOSFET及III-V元件技術上,都有世界一流的卓越成果及論文。舉例言之,70nm的III-V族量子井場效電晶體(Quantum-Well FET)被Semiconductor Today選為2009年III-V族領域最重要的2項成就之一。在SONOS Flash Memory領域,我們過去幾年共發表9篇IEDM論文(包括1篇Invited Paper)並取得6項美國專利。此外我們在Polysilicon SONOS上也有很好的成果。(2)建構了一個針對半導體奈米結構及新穎物質的世界級的磁光量測實驗室,並在此實驗室中建造了一個世界上唯一且最小的橢圓光譜儀、且用它在半導體結構中量測到前所未見的現象及結果。同時建立獨特量測技術及設備,製作高品質奈米結構及超材料,探討其物理特性,從而設計製作高性能元件。(3)在低功耗電路與無線近身網路系統上,我們首先建立了微瓦級的基頻收發晶片,同時領先全球提出無石英裝置的通訊系統,並以標準CMOS製程來實現,在維持相同效能下,可大幅降低系統功耗,提供可攜式裝置低成本的競爭方案。此外,在有線傳輸、類比數位轉換模組、感測器等,亦獲得相當傑出的成果,相關成果分別發表在ISSCC、ASSCC、ESSCIRC、IEEE/JSSC、IEEE/TCAS等重要會議和期刊。

本中心有二個研發主軸:前瞻元件及材料(Emerging Devices and Materials)與系統整合及應用(System Integration and Application) 。中心之優勢在於:(1)中心為交大電機的核心,尤以半導體以及積體電路領域有世界級的水準。(2)國家型計畫、學界科專、業界大型多年合作,成效受肯定。(3)研究能量充沛,國際主要期刊、研討會論文之質與量備受肯定。(4)國際學、研、產界積極合作。機會在於:(1)半導體、智慧電子是我國科技產業中最具國際競爭力,成長快速,對前瞻技術需求甚高。(2)主導與參與國家型科技計畫,增廣研發層面及技術的上、中、下游整合。

本中心共分有四個次領域:
次領域一】
前瞻矽基元件與材料(Emerging Si-Based Devices and Materials):結合交大與清大相關團隊、以矽基(Si-Based) CMOS、快閃記憶體的核心技術為主軸,研發提供未來CMOS元件未能持續scaling後的解決方案。

【次領域二】
新世代奈米材料及元件(Nanostructure Based Meta-Materials and Devices):以半導體奈米結構為基礎,探討新世代超物質(Meta-Material) 及其在電子元件上的應用。建立世界級低溫磁光實驗室探討電子、光子、聲子、電漿子的交互作用。並以此為基礎開發光導體致冷晶片及兆赫波元件。

【次領域三】
兆赫波電路與系統(Tera Hz Circuits and Systems):發展矽基Tera Hz電路設計及模擬技術,利用先進的積體電路技術配合新型高速矽基元件來實現Tera Hz電路。開發3D封裝載具來實現Tera Hz系統。發展Tera Hz量測技術,來測試開發的電路及系統。

【次領域四】
綠能運算與儲存IC(Green Computing and Storage IC):探討適合於下世代智慧型可攜式行動裝置及其新應用,研發關鍵的系統架構、感測及通訊電路設計技術、輿操作於次臨界電壓的儲存記憶體,以達成微瓦級的低功耗系統實現方案。

 

研究方向

【次領域一】
前瞻矽基元件與材料(Emerging Si-Based Devices and Materials):以矽基(Si-Based)CMOS、快閃記憶體的核心技術為主軸。
相關研究議題如下:(A)低漏電、低功率/電壓矽基元件技術及scaling;(B)以Si-Substrate為主體的異質整合(Heterogeneous Integration),開發20 nm以下的Ge-Channel及III-V元件技術,提供未來CMOS元件未能持續scaling後的解決方案;(C)以現有SONOS快閃記憶體研究成果,發展奈米晶粒(Nano-Crystal)、分子式(Molecule)奈米快閃記憶體、Resistive RAM等元件技術;(D)非典型元件結構(Non-Classical CMOS),在既有的鰭狀電晶體(FinFET)、多閘極電晶體(MuGFET)基礎下,研究環繞式閘極電晶體、奈米線電晶體、3D電晶體與Flash Memory等非典型元件結構、製程技術、微縮與性能極限,元件物理、載子傳輸、原子級模擬分析、及可靠度等的分析。

【次領域二】
新世代奈米材料及元件(Nanostructure Based Meta-Materials and Devices):利用奈米結構,將電子、光子、聲子、電漿子結合,付予半導體材料新的性質與功能,帶來新元件及應用。重點在:(A)奈米結構的傳輸及磁、光等性質;(B)奈米結構的群體效應(Collective Behavior);(C)次奈米結構的磁光及機械性質;(D)兆赫波(Tera Hertz)奈材元件,包括發射源、偵測器等;(E)致冷晶片、熱電元件及電漿子元件。

【次領域三】
兆赫波電路與系統(Tera Hz Circuits and Systems):研發矽製程在Tera Hz 系統之應用。建構Tera Hz 核心元件及電路之自製設計能力,與相闢的微機電及封裝技術。建立Tera Hz 信號頻譜之量測能力。主要方向為:(A) Tera Hz CMOS 信號源設計;(B) Tera Hertz CMOS 射頻照影偵測器陣列系統晶片; (C) 應用微機電之兆赫波導結構設計; (D) Tera Hz量測技術;(E) Tera Hz 醫學影像系統之建構與技術發展。

【次領域四】
綠能運算與儲存IC(Green Computing and Storage IC):探討適合於下世代可攜式行動裝置的新應用,研發關鍵的系統架構和電路設計技術,以達成微瓦級的低功耗系統實現方案。同時持續研發整合智慧感測與訊號處理的關鍵技術輿操作於次臨界電壓的儲存記憶體(如暫存器及靜態隨機存取記憶體),並搭配創新的無石英(Crystal-less)通訊系統解決方案,以供計算、通訊、以及多媒體、影像、生醫與知覺系統之應用。

 

中心成員

 【次領域一】
計畫主持人:莊景德教授。
參與教授及研究員:莊紹勳講座教授、曾俊元講座教授、汪大暉教授、崔秉鉞教授、林鴻志教授、張翼教授、蘇彬教授、簡昭欣教授、陳冠能副教授、胡璧合約聘助理研究員、游宏偉約聘助理研究員。

【次領域二】
計畫主持人李建平教授。
參與教授及研究員:霍斯科教授、林聖廸副教授、顏順通教授、孫建文教授、林國瑞助理教授、林炯源助理教授及陳建旭約聘助理研究員。

【次領域三】
計畫主持人:吳介琮教授。
參與教授及研究員:陳巍仁教授、鄭裕庭教授、郭建男副教授及裴廷漢約聘助理研究員。

【次領域四】
計畫主持人:李鎮宜教授。
參與教授及研究員:蘇朝琴教授、周世傑教授、張錫嘉教授、賴伯承助理教授。

 

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