學術研究

本所長期深耕於半導體與IC設計，目前研究領域共分成11組，包含量子電子/光電、生醫系統、電子材料、綠色能源、前瞻記憶體、邏輯元件、智慧晶片系統、電子設計自動化、訊號處理與人工智慧、資訊多媒體、電子電路。中長期目標積極推動並發展成國際領導群為強化醫療電子(含類比晶片)、AI智慧晶片、量子電子、前瞻記憶體、化合物半導體等方向。



 
亮點技術研發成果
 
亮點一：生醫電子轉譯研究(柯明道、吳重雨教授)
透過跨領域研究以治療難醫治的神經損傷與疾病，成果包含世界第一顆迴路式癲癇偵測與即時電刺激控制單晶片系統，可以在0.8秒抑制癲癇，成功率為世界紀錄92%。具有太陽電池供電之植入式電刺激晶片的人工視網膜。骨導人工耳蝸解決聽覺障礙。
 
亮點二：無電池物聯網裝置研究(陳柏宏教授)
開發無電池物聯網裝置，採用單電感多輸入多輸出轉換器來整合太陽能、射頻能量及微生物燃料電池（MECs），並將多餘能量儲存以應對環境變動和高功率需求。開發的轉換器簡化了多源供電架構，提升能源效率，根據需求自動分配電力，為分散式 IoT 網絡提供穩定、低維護的長期供電，特別適用於偏遠且難更換電池的環境。
 
亮點三：可程式化生醫檢測晶片(李鎮宜教授)
可攜式的快速核酸檢測平台，結合生醫晶片可程式化的多功能模組，包含電容感測、微流體運算、熱循環控制、以及濃度調控等，針對特定的生物標誌，提供自動化與節能的檢測方案，可降低因人為操作所產生的誤差，有效提升檢測的可重複性與可靠度，也大幅縮短檢測時間並降低檢測成本。
 
亮點四：近紅外光生物感元件研究(譚至善副教授)
透過跨領域研究開發可撓式元件，研究成果包括高靈敏度的紅外線感測器元件。該光檢測器展現出0.371 A/W的響應度、6.12 × 10¹³ Jones的偵測率，以及65.6%的外部量子效率（EQE），並且具備9 ns的快速反應時間。此外，該元件顯示出低1/f噪聲，僅為1.21 × 10⁻¹⁵ AHz⁻⁰.⁵。在生物醫學檢測中，該技術可應用於血氧飽和度、心率及其他生理數據的測量，如常見的血氧感測器和穿戴裝置。
 
亮點五：超寬能隙氧化鎵(鋅)異質磊晶之研究(洪瑞華教授)
本研究以有機金屬化學氣相沉積系統在藍寶石基板上磊晶高品質寬能隙氧化鎵(鋅)異質磊晶膜，不僅研製蕭特基二極體，更製作出空乏型與加強型之金氧半場效電晶體，本研究更搭配離子佈植方式順利製作出p型氧化鎵異質磊晶膜。此外氧化鎵鋅部分順利製作出深紫外/x光感測器，更應用於NOx氣體感測器，實際應用於場域測試。
 
亮點六: 三維積體電路、先進封裝、異質整合(陳冠能教授)
透過持續開發前瞻的先進封裝技術與異質整合平台，並累積跨國與產學合作的成果，已成為全世界首屈一指的學術研究團隊，並創下多項技術領先或唯一指標，如接近室溫的銅異質接合(Hybrid Bonding)技術、小於1微米間距之元件層堆疊技術、在熱預算內(攝氏400度以下)於後段元件金屬層上成長晶片尺寸之矽或鍺(100)磊晶層。
 
亮點七:半導體奈米光電(曾銘綸助理教授)
透過整合半導體物理、機械學習以及先進奈米製程實現多種新穎檢測晶片、影像與光調控裝置。研究中實現之元件輕薄短小、高效能，並具有新穎之性質。未來可應用於材料分析與生醫檢測，另可整合於紫外微影、雷射微創手術以及生醫顯微技術等多種關鍵技術。
 
亮點八：半導體量子點量子位元研究(李佩雯教授)
整合半導體鍺量子點、低溫混合模式以及射頻電路跨領域研究，開發可高溫運作、具有擴充性、且可以CMOS技術實現的量子位元邏輯閘，具有實際量子計算應用以及商品化的可能性。成果包含世界第一顆可在10 K以上運作之雙量子點與單電洞電晶體，估算讀取保真度可達99.9%。抗温度變異、無射頻載波、寬帶脈衝 CMOS 量子態控制器，控制保真度 > 99.5%。
 
亮點九：類比電路設計與佈局自動化(劉建男教授)
類比電路設計及佈局向來是一個非常耗時且困難的工作，我們所開發的自動化工具，可在短短數分鐘內完成電路設計及最佳化，並完成對應的佈局設計。之前在一個CIM的設計專案中，我們成功將其類比電路在16nm的製程中重現，並通過下線的所有驗證，節省了許多設計的時間。
 
亮點十: 關鍵鐵電模型技術(蘇彬教授)
首次為鐵電負電容鰭式電晶體建立能呈現能障分佈之解析短通道理論模型與特殊短通道效應。針對反鐵電/鐵電HZO，建構可描述其動態極化翻轉和頻率響應模型，並應用於反鐵電/鐵電記憶體電路模擬與設計。提出利用互補式鐵電電晶體 (CFeFET)之記憶體內邏輯運算。