土木工程與半導體晶片製造之廠房設施 - 東南亞大學參訪報告

Fab Facility of Civil Engineering and Semiconductor Chips Manufacturing

筆者: 張陸滿
臺灣大學與美國普渡大學名譽教授
臺灣大學工學院高科技廠房工程講座
臺灣大學土木系高科技廠房設施研究中心主任
2024年3月

半導體重鎮人才短缺：

根據工研院產學經濟與知識中心 (Industrial Economics and Knowledge Center of ITRI) 之報導，台灣積體電路(Integrated Circuit, IC)產業產值僅次於美國，全球排名第二，台灣半導體晶圓代工和IC測試封裝的產值，市占約六成，全球第一。而IC設計產值也是僅次美國，全球排名第二，聯發科手機應用處理器(AP)市場之出貨量市占近全球40%，遙遙領先群雄，其IC設計亦節節上升全球排名第五。[1]

毫無疑問，台灣已成為全球半導體產業不可忽視的重鎮。然此產業，日新月異、進度神速，品質要求更嚴謹，需要大量IC設計、製程工程、晶片製造、封裝測試等專精人才之投入。

然而，全球半導體產業競爭激烈，各大企業為保持競爭之優勢，到處尋才搶才，而不少關鍵技術人才，更轉移國外他地發展而去，再加予台灣教育體制，半導體人才培訓供需失衡，肇致台灣半導體人才嚴重短缺。[2]

104人力銀行也分析，在2022年半導體特輯中指出，在最近七年半，台灣超過1,700半導體廠家，共計有85.5萬人才之職缺，平均每月半導體人才缺口有3.5萬人之多。[3 , 4]

半導體係技術、資金、人才密集的產業，台灣有技術也有資金，但缺人才，因此如何尋才、育才、留才及引才等相關佈局及未來之規劃，將是台灣半導體產業，持續維持和提升競爭力的重要關鍵。[5 , 6]

國科會之實務策略：

而隨著全球供應鏈的重組，東南亞國家等新興市場國家迅速崛起，臺灣也是亞太地區的重要成員之一，臺灣的經濟發展與東南亞的許多國家具有高度關聯性，尤其近年來東南亞國家已成長，為臺灣第二大出口市場，也是臺灣廠家意願對外投資的第二大選擇，臺灣與東南亞國家間之雙邊關係更已延伸至科技、觀光、教育、勞工、文化等多重領域。[7]

但亞太地區國家眾多，而且彼此在政治、經濟、文化與發展程度等各方面的差異頗大，有鑑於此，國科會（科技部）積極推動，以「菲律賓、越南、印尼、馬來西亞、泰國、印度等東南亞六國為重點國家的實務策略」，藉由國際合作平台、區域學術合作、人才交流培育、以及科學園區的國際鏈結等方式，達成「以人為本、資源共享、共創雙贏」的願景。關於其中的人才交流培育，「強調將以『人』為核心，深化雙邊青年學者、學生、產業人力的交流與培育，促進與重點國家人力資源的互補與共享。」 [8 , 9]

東南亞重點大學之參訪：

在國科會於2016年起大力推動新南向實務策略之際，筆者正巧也榮獲國科會贊助所提之「高科技廠超導磁材料消磁系統之建構與磁場參數相關的資安探討」為期兩年之研究案（2022年8月至2024年7月）。

此研究案係筆者長期在運用土木工程科技於高科技廠房設施研發，所耕耘的重點之一。為了進一步瞭解其在東南亞國家之發展現況與趨勢，在國科會工程組之鼓勵支持下，擬前往國科會實務上重點推動的國家之主要大學，進行移地研究及學術交流。

由於我們臺大現任的土木工程系系主任，葛宇甯教授，也是前臺大總務長，葛主任經歷不少台大尖端科技的研究室、育成中心(Incubation Center)和小型實驗工廠(Mini Lab Fab)的興建-保養-維修，葛主任也相當熟習東南亞各地之事務，更與東南亞各國主要大學土木系經常保持聯繫來往。在跟他多次請益後，決定先前往越南、泰國、印尼參訪，馬來西亞和菲律賓容後有機會再議。

如此，筆者在2023年9月2024年2月先後前往下列五所大學進行學術交流，移地研究和訪查土木工程與半導體製造之研發教學情況：[10]

一、越南河內土木工程大學
二、泰國亞洲理工學院
三、泰國曼谷朱拉隆功大學
四、印尼萬隆工學院
五、印尼印尼大學

一、越南河內土木工程大學（Hanoi University of Civil Engineering, HUCE）

歷史背景[11]：

河內土木工程大學於1966年8月8日成立的，校址設在越南首都河內。在越戰期間，屢次遷校，最後於1983年底，再遷校回到河內。

經過65年的建設和發展，河內土木工程大學已成為一所綜合大學，設有13個學院49個科系及19個研究所，培養從大學到博士的許多領域和層次。截至目前該大學教職員約有900位、18,000位大學生及2,000位研究生。

臺灣大學（臺大）從2007年起與越南河內土木工程大學（河大），簽訂「國立臺灣大學與越南河內國立土木大學結構工程及營建工程管理碩士共同指導學程之協議書」，參加該學程的河大學生，以類似我國公費留考的方式，由河內土木大學負責從全越南（不僅限於河內土木大學）的優秀公務員及學生中甄選出約10~20位，並經過臺大土木系審核通過後，始能加入此碩士學程。修業時間為兩年，第一年在河大修課，第二年則到臺大，在臺大教授指導之下，擬定研究方向，完成碩士論文後，河大學生就同時榮獲臺灣大學和河內土木大學雙重的碩士學位。

為慎重起見，每年臺大土木系都派隊到河內土木大學，親自面試和審核申請生及與該校教師交流。

去年9月22日，台大土木系由營建工程與管理組負責老師詹瀅潔教授，領隊赴河內土木大學審核申請欲來台大進修的學生，並與該校教師座談，交換教學研發的心得。詹老師領隊外，其他參與審核的老師有游景雲、林之謙、林偲妘及吳日騰等五位老師、系辦劉雅慈小姐，也一同前往陪同，協助處理所有的行政事務。經跟詹老師請益並同意筆者也隨隊去參訪河大。

9/22上午，五位老師密集進行了申請學生的面試。同時間，筆者也受邀就「土木工程在半導體製造裡的角色(Civil Engineering Roles in Semiconductor Manufacturing)」，給河大師生約60人做一專題演講如下二圖。

演講中，師生發問相當熱烈，展現他們對半導體製造所需先有的廠房設施的課題相當好奇，土木工程不是又土又木，而是可以在半導體晶片製造中扮演不可或缺的角色。

9/22下午我們七人一同與約14名河大營建經濟與管理學院教師交流，深論如何確保申請入學之品質、河大學生來台後新環境的適應以及其他研究教學心得之分享等等。

下圖為河大與臺大交流會議的情景：

下表為9/22日下午河大參與交流會議的人員名單：

下圖為我們一行與河大教師在國際教育學院大樓前之合照：

筆者隨隊參訪到河大交流不下5次，河大學生除了不熟英文外，可說各個品學兼優、勤奮向上。而河大的老師們更是知書達禮、熱心教育，跟每一次參訪的台大老師相處融洽。座談會結束後，免不了招待台大老師到河內旅遊景點參觀。

值得一提的是，美國總統Joe Biden 曾於2023年9月10~12日間，也到越南河內參訪，除了嘗試拉近與越南的外交關係，更進一步與越南建立實質的商業交易模式。

在此模式下，越南航空公司答應訂購多達75億美金的50架波音737飛機，美國有名的半導體軟件設計公司，也同意投資越南，其中Amkor，將在越南河內北邊鄰近的北寧省(bac ninh province)，興建營運約16億美金的新廠，美滿電子科技(marvell) 和新思科技有限公司(Synopsys)也將在河內市和胡志市，投資半導體設計和育成中心(Incubation Centers)，而微軟(Microsoft)答應會為越南專門量身訂做一套，以AI為基礎的生成式GPT，同時，輝達(Nvidia)更將與越南的半導體公司(FPT, Viettel and Vin group)結盟成為合作夥伴。[12]

英特爾公司(Intel)，早於2010年，在河內就有一座約15億美金的工廠，此工廠專門組裝、封裝和晶片測試，很有趣的是，正當我們台大老師面試來台就讀之越南生、筆者演講、大家與河大老師交流之際，Intel的招募人員就在教育大樓門外，大張旗鼓面試徵才，如下圖所示：

二、泰國亞洲理工學院（Asian Institute of Technology, AIT）

歷史背景[13]：

亞洲理工學院(Asian Institute of Technology, AIT)成立於1959年，是一所國際高等教育機構，位於泰國曼谷以北40公里的巴吞他尼府(Bangkok Pathum Thani)處。它專注於工程、先進技術、永續發展以及管理。旨在透過高等教育、研究和推廣，促進亞太地區的技術變革和永續發展，是一所沒有大學部，純研究生的學院。

該校擁有160公頃蒼翠的綠地，目前該校有來自20多個國家約125位的教師及來自40多個國家學生1,500名，及420位研究行政助理，另有約來自100多個國家38,000位人員，曾在該校接受短期專業訓練班。

該校目前設置三個專業學院：

工程技術學院(School of Engineering and Technology)
環境、資源與發展學院(School of Environment, Resources and Development)
管理學院(School of Management)

在工程技術學院下的土木與公共工程系(Civil and Infrastructure Engineering, CIE)包括：建築、工程和公共工程設施管理組(Construction, Engineering and Infrastructure Management)，岩石與地球資源工程組(Geotechnical and Earth Resources Engineering)，結構工程組(Structural Engineering)，運輸工程組(Transportation Engineering)，水利工程與管理組(Water Engineering and Management)。

經由葛宇甯主任的引介，筆者聯絡了該土木與基礎建設工程系系主任Head Geoff Kuo Chieh，趙主任是從台赴美留學工作多年的大地和營建工程(Geotechnical and Construction Engineering)的專家，他接受筆者的參訪，也安排筆者於2023年 11月20日上午，在該系就「土木工程在半導體製造裡的角色(Civil Engineering Roles in Semiconductor Manufacturing)」做一場專題演講。

參加專題演講的亞洲理工學院泰國本地學生及外國學生約各半50位（含線上學生），教職員約10位。演講情景如下圖所示：

趙主任(Head Geoff Chao)古道熱腸，11/20下午親自為筆者導覽校園。參觀120公頃寬闊的校園，並一一解說校園中重要的地標和歷史源由，趙主任不但術有專攻，而且博學多聞，能言善道，讓筆者整天下午沉醉於到處綠樹成蔭，鳥語花香的校園，並讚賞品味到AIT崇高的願景和理念，即為亞洲地區培養高素質的工程師和技術人員，提升其工程教學，並致力將AIT成為一獨特享有盛譽的多元文化高等教育學府。

三、泰國朱拉隆功大學（Chulalongkorn University, Chula U）

歷史背景[14 , 15]：

該校土木工程教學早在朱拉隆功大學成立之前就受到相當的重視。大約在 1881 年，當時泰國朱拉隆功國王就建立了許多與土木工程相關的公務員學校。為紀念朱拉隆功國王，於1916年成立朱拉隆功大學。朱拉隆功大學開始時，其工程學院僅有三年制的技術學院。此後，不斷提升和拓寬，於1941年轉變為四年制之工程學程開始授予工程碩士學位，並首次設立土木工程專業。

1983年，土木工程系增設一系，為營建工程管理系，同年，開設工程博士課程。1987年，成立為水利工程系。2000年，土木工程系的工程博士課程修訂為英語授課的國際課程。2003年，土木工程系接受國際學生攻讀研究生課程在AUN/SEED-Net東南亞國家人才培養計畫的支持下，每年碩士學位5人、博士學位2人，讓東南亞地區各大學教師，到朱拉隆功大學該系攻讀土木工程碩士及博士學位。目前約有440名教師，38,000名學生，8,100名教職員。

筆者對朱拉隆功大學相當陌生，僅與土木系副系主任Tirawt Boonyatee曾在研討會中簡短寒暄打個招呼，不曾來往過，參訪朱拉隆功大學若非葛宇甯主任，可說門都沒有。有他引介，推薦筆者之參訪，才得予順利啟程。

11/20日參訪亞洲理工學院後，隔天11/21上午筆者即刻趕往到在曼谷市中心的朱拉隆功大學參訪，欲與該大學土木系教師交流，然而，因該系去年於11/23-11/24之間負責舉辦第34屆的KKHTCNN研討會，研討會場選在離曼谷市中心約三個小時車程的休閒觀光勝地(Pattya City)。該校土木系老師幾乎傾巢而出，僅能與暫時留守，熱情接待筆者的負責老師大地基礎工程組的Prof. Suched Likitlersuang和其他幾位老師交流，參訪情景如下圖所示：

曼谷市150公里外的芭堤雅市(Pattaya City)去參加 The 34th KKHTCNN on Civil Engineering，研討會由朱拉隆功大學土木系主辦，參加的大學有京都大學(Kyoto University)、韓國科技學院(Korea Advanced Institute of Science and Technology)、香港科技大學(Hong Kong University of Science and Technology、同濟大學(Tongji University)、朱拉隆功大學(Chulalongkorn University)、新加坡大學(National University of Singapore)、臺灣大學(National Taiwan University)，約350人參加。

為更充分了解高科技廠房半導體的技術在朱拉隆功大學現況，特別11/21當天趕去Pattaya市加入台大土木系團隊，參加即將於11/22開幕之第34屆的KKHTCNN的研討會，並藉此採訪工學院的助理副院長Sawekchai Tangaramvong教授、土木系系主任Boonchai Stitmannaithum和土木系副系主任Tirawt Boonyatee，下圖簡述筆者訪談他們和參加在土木系系主任葛宇甯教授帶隊下的第34屆KKHTCNN研討會之一景：

學術交流之亮點簡要說明：

朱拉隆功大學(Chulalongkorn University)的土木系專注於大型水利、交通、環保、永續發展等公共工程的基礎建設之研發、教學及推廣，但對半導體及相關的廠房設施，一般均缺乏涉覽及認知，對奈米級的高科技廠超導磁材料消磁系統之建構相當陌生，不過該校常遭駭客入侵，也開始重視資安的問題和探討。
泰國產業人口約 3,900萬人，平均年齡40歲，非就業人口約占4成，4成中大部從事攤販、計程車司機及臨時工等等。
薪資與台灣略同，生活消費價格約為台灣的一半。
泰國是東南亞最大的電動車生產國，目前正瞄準電動車及再生能源市場，泰政府2030年的電動車政策，旨在2030年前，達到電動車占泰國國產汽車的30%，並完成12,000直流公共充電樁。

四、印尼萬隆工學院（Institut Teknologi Bandung, ITB）
歷史背景[16]：

印尼技術高等教育的歷史始於20世紀，當時荷蘭殖民政府於1920年7月3日在萬隆市佔地30公頃的土地上，建立了萬隆技術高工(Techniche Hoogeschool te Bandung , TH)。當時此高工只有一個系，這個系就是道路與水利工程系(de afdeeling der We gen Waterbouw)。這所高工的成立是為了滿足荷蘭殖民時期，因第一次世界大戰爆發在此道路水利建設之技術人才需求。

1920年開創之初，此高工只有12名教師，28名學生，28名學生中只有2名是印尼本地生。到1924年才從一個私立的特殊高工(bijzondere school)，轉變成代理印尼官方訓練工程技術人員的附屬單位。

在二次大戰日本佔領時期(1944-1945)，這所高工改名為萬隆工業大學(Bandung Kogyo Daigakn)，1945年8月17日，印尼獨立後，再改名為萬隆技術學院(Bandung Technical College)，此後經歷不少改名遷校波折，終於1959年3月2日印尼政府將之建制成專注於科技工程教育的學院，印尼文是Institut Technologi Bandung (ITB)，也是英文的Institute of Technology at Bandung (ITB)。

1990年代前，該學院下只有一個教育學系，經過不斷努力、提升和開展，該學院目前大學部有26個學系，研究所有34個碩士學程，3個博士班，博士研究涵括理工、藝術、商業和人文等多元領域。

科技之全球化不可阻擋的時代洪流，更導致了各經濟地區的激烈競爭。因此，為了提高國家的競爭力，大學需要能夠協助建立民主的公平社會並且在分秒必爭的全球範圍內競爭。

於是在2000年12月26日，印尼政府通過了特別法案，指定萬理隆理工學院為國營法人實體（BHMN），擁有法人實體地位的國立大學，在印尼高等教育史上是史無前例的，也就是ITB是第一家「校園自主」的大學，擁有彈性自主權，如此才更能去應對國際科技不斷的進化及全球化的激烈競爭。

在參訪AIT和Chula U返台後，去年10月底，筆者跟當初在美國普渡大學土木系營建工程和管理組畢業的博士校友，即現任ITB的副校長Dr.Muhamad Abduh聯絡，表示希望有機會到該校參訪交流。

副校長Abdub畢業後，一直跟筆者有聯繫，即刻就得到他歡迎筆者參訪的回覆，奈何當時2023年秋季班，已是學期末，又逢聖誕，新舊年假、大學寒假期間，最後敲定宜於今年2月19日，開學上課的第一週，到印尼座落西爪哇(West Java)的萬隆市(Bandung City)參訪該校。

ITB正在興建一個產學研合作的科技創新園區，這個園區策略性地建構一套完整的半導體製造生態系統，未來專門用於電子技術研究的設施，譬如無塵室、水電空調、空汙水汙處理設施等等。

同時，此園區完成後的設置將包含IC（積體電路）設計中心，PCB（電路板）技術和為晶圓製造中心。

特此，邀請筆者於2月21日上午9:30-11:30，在該校多功能的CRCS中心大樓，就「為半導體晶片生產之高科技廠房設施(High-Tech Fab Facility for Semiconductor Chips Manufacturing)」做一場公開的專題演講。大會也特別邀請台灣駐印尼台北經濟貿易代表處，經濟組路豐璟組長(Frank Lu)與其秘書陳建璋(Chris Chen) 來參加，除師生約150人外，其他參加者約150人，有政府官員類似台灣教育部國研院(National Applied Research Laboratories, NARLabs)、工業局(the Industrial Development Bureau, MOEA)、數位發展部(Ministry of Digital Affairs)。產業界則有國際知名公司INTEL, Samsung, PT Festo, Panasonic…等都有代表出席。

下圖為演講、參訪與交流之情景：

2/21下午除了跟土木與環工學院及其營建工程管理系之老師交流外，Abudh副校長還特別陪伴筆者參觀ITB校園歷史古蹟和重要的景點。如下圖所示：

結束後當晚ITB校長Reini Wirahadikusumah，還特別在萬隆市山頂上，可以俯瞰萬隆市的The Valley Bandung餐廳招待晚宴。校長特別贈送給筆者一件印尼人參加慶典的禮服，筆者也回敬一盒享譽的台灣鳳梨酥、台大國際事務處所託帶致送ITB校長禮品，禮品包括有台大標誌的竹筷和湯匙及短袖汗衫。晚宴之情景如下圖所示：

五、印尼大學（University Indonesia at Depok, UI Depok）

左圖為俯視印尼大學的優美典雅之校園，右圖則是印尼大學之工學院大樓

歷史背景[17]：

印尼大學(University Indonesia, UI) 的起源始於 1849 年 1 月 2 日，根據荷屬東印度群島總督的法令成立的健康科學和疫苗學院(Opleiding van eleves voor de Genees-en helkunde en vaccines)。當時，荷蘭殖民政府建立了一所學校，旨在培養更多的醫療助理。該校的學生接受兩年的醫學訓練，畢業時可獲得進行基礎水平治療的證書，進而獲得爪哇醫生的頭銜。

印尼大學(UI)於 1950 年 2 月 2 日正式開始活動。所以1950年2月2日就成為印尼大學的校慶生日。

最初，UI有9個學院和3個機構，分佈在五個城市，分別是位於雅加達的醫學院、法律和社區科學學院以及文學和哲學學院；萬隆(Bamdung)自然與精確科學學院、工程科學學院和繪圖教師教育學院；植物農業學院和獸醫學院；望加錫(Makassar)經濟學院；泗水(Surabaya)醫學院和牙醫學院。

1955 年，正式更名為印尼文Universitas Indonesia 印尼大學，也就是英文的University Indonesia，有兩個校區，主校區位於爪哇島的雅加達市區(Depok)，另一個校區則位於泗水(Surabaya)。

印尼大學總共有17個學院，約有70多個系所，大學生人數估計約30,000名，研究生人數估計約15,000名，教職員人數估計約有2,500名。

印尼大學工程學院土木工程系於1964年7月17日成立。初期，土木工程系只是大學部的一個教學科系，隨著時間的推移和資源的增加，土木工程學系增設了研究所的學程（1992年碩士、2001博士）。隨著碩士和博士課程的開設，教育層次的增加，專業範圍土木工程學習項目也有所增加，包括結構、水資源管理、交通、衛生工程、岩土工程和營建管理專業，以及碩士和博士課程的專案管理和基礎設施管理專業。

目前，土木工程碩士和博士課程由多個專業組成，分別是結構、土壤、交通、水資源管理、營建管理、專案管理、基礎設施管理、施工安全工程管理。同時，環境工程碩士專業設有環境品質管理和水質技術與工程兩個專業。

確定2/21前赴ITB公開演講後，得知ITB是位於印尼瓜哇島，雅加達首都的東南邊，該校派車到雅加達機場接和送，車程各約3小時，但進出機場都要路過首都雅加達市，想想何不順道參訪另一家跟ITB一樣令人敬重教學研究卓越的印尼大學。

在此，要再感激葛主任的引介和推薦，並去前與印尼大學土木系系主任Head Ayomi Rarasatib聯繫上，也謝謝她的安排，筆者得於2/23前往印尼大學參訪，並邀請筆者就印尼大學土木系教學研究比較著重環境生態之議題演講保護，借此，跟印尼大學土木系師生交流、交換心得。演講的主題是｢為永續半導體晶片製造之土木工程(Civil Engineering for Sustainable Semiconductor Manufacturing)。｣參加專題演講之印尼大學教職員、學生約50人，如下圖所示：

印尼大學在2023年初，獲得亞洲發展銀行的贊助，跟萬隆理工大學一樣，大興土木，也在蓋科學園區。印大跟台大一樣有醫學院和醫院，所以印尼大學的科學園區係著重於生物醫學之研究。

印尼大學土木系主任表示，該校科學園區如火如荼的展開，學校有關科學園區之規劃、會議、公聽、研討會、座談，遙不可及，土木系都沾不了邊。生物醫學之科學園區，似乎跟土木系完全無關，但行政上又無法置身事外，所以向筆者請益，筆者建議跟ITB一樣，研究室和實驗室設施是一個不可或缺的重要先決條件，要從提供生物醫學研發中實驗室和研究室所需要之結構、基礎、水電空調、無塵無菌室及毒液空污處理等等設施的角色切入，來深入生物醫學研究發展或技術提升。

無論其半導體或是生物醫學的科學園區。訪談的印尼兩家大學及其興建中的科學園區，晶片無塵室及生物醫學的無菌室裡的運用主被動消磁系統之狀況，發現仍在初步萌芽階段，大有改進提升的空間，但若印尼政府能夠持續不斷和強而有力的支持，相信這些半導體晶片生產，以及生物醫學製藥疫苗生產的科學園區的成功指日可待，希望他早日完成，並盡快服務印尼社會大眾。

土木工程在半導體製造中的角色[18、21]：

眾所皆知，在資訊科技突飛猛進的時代，不論在那個高科技產業，其背後所需之核心產品就是半導體，用半導體製作出來的晶片，將細緻複雜的軟體程式連結，最後啟動使用端高科技產品之應用，如機器人、物聯網、大數據、雲計算、虛擬現實 (VR)、人工智能 (AI) 等等。半導體是高科技產業成長繁榮的基本糧食。

綜觀高科技半導體晶片的製造和進一步的研發過程中，必須運用高效能的製造設備(Tools)、精準敏銳的儀器(Instrument)和超純淨的水、電、空氣、化學原料等等的廠房公用設施(Utilities)，同樣地，而這些研發製造程序必須在嚴格控制的潔淨無塵室中，穩定的製造平臺上,及/或沒有在電磁波干擾的環境下進行。

這些製造設備、精密儀器與公用設施、都要擺放或架設在土木工程的土壤結構上，要土壤結構穩固，則須解決因地震、噪音、電磁波 (EMI)、射頻 (RF)、氣流、機臺共振等等所衍生的振動問題，以上皆需要土木工程裡的結構、大地工程專家來協助。

而生產所需之水、空氣和化學物之淨化，其廢水、廢氣、廢化學液之處理和回收再生、節能減碳以及環境生態之保護，樣樣都與土木的水利工程及環境工程有關。

而在新世代無人的高科技半導體晶片製造，製做程序可能高達數百道，生產機臺間，其原料、半成品、成品之有軌道、無軌道的自動輸送系統 (Automated Materials Handling System, AMHS) 路徑選擇和等侯時間之最佳化(Optimization & Queuing)，也需土木交通工程來將之最佳化。

又因奈米科技之提昇，發現這些小原子和原子叢粒子跟同型原子成份堆積而成的大型材料有顯著完全不同的特質。當這些粒子大小尺寸變小，其比表面積卻變大，這樣比表面積變大卻對該材料的化學及物理行為有非常大的影響，因此而改變了材料的顏色、表面反應性、光學性、磁性、機械性、熱力性、催化性、或生物性的各種特性，半導體晶片內電晶體之線寬已進入低於2奈米的製程，如何將先進奈米材料研發應用成土木材料亦是刻不容緩的課題。而奈米層級的製造，其廠房設施在興建營運上之空間資訊要求嚴謹，必須精準明確，土木工程的測量及空間資訊工程亦責無傍代。

另外，一座約1千~3千億臺幣的高科技半導體晶片製造廠房（先進製程的廠房可能要高達5千億以上），其施工人員可從5千至1萬5千人左右，協力廠家上百，要求從破土到蓋好驗收，在8~10月完成並移交給生產端去安裝機臺，這些更需土木之營建工程與專案管理人員來整合協調，在安全至上，最佳價值之成本考量下，如質如期完成。

眾所皆知，資訊科技 (Information Technology，簡稱IT) 進步神速，CAD (Computer Aided Design，電腦輔助設計) 技術已廣泛地被運用於各領域。以3D CAD加上物件導向 (Object Oriented)、參數化設計 (Parameter Design) 及關聯性 (Relationship) 所形成的建築資訊模型及模擬 (Building Information Modeling，簡稱BIM)，正被廣泛應用於各種廠房建築的整個生命週期過程中。半導體晶片製造廠房的規劃、設計、採購、施工、移交、維修到營運，三維度物件(3D Object) ，可以藉由電腦輔助設計來製圖、模擬，促進土木工程進行跨領域之平行設計、審定及溝通。

傳統的土木工程是將土木工程中的大地、結構、水利、環境、交通、營建管理、電腦輔助、測量與空間資訊、土木材料等學術專業之原理、技術、方法應用到一般土木營造，譬如：房屋、大廈、公路、鐵路、橋梁、隧道、港灣、水壩、機場等等公共設施。在半導體晶片製造廠房設施中的土木工程，則是將土木工程中各學術專業領域之原理、技術、方法應用到高科技廠房設施之興建營運工程上。要生產製造必先有廠房，高科技廠房工程涵蓋廠房設施的規劃、設計、採購、施工、移交、維修及經營管理等等議題，是高科技產業生產製造過程中不可或缺的重要環節之一，需要許多土木工程人才來積極參與半導體晶片製造所需的廠房設施之興建營運。

參訪交流感言：

在這次參訪交流，筆者在各校演講當中，藉此宣導廠房設施是半導體晶片製造不可或缺的重要環節，強調土木工程各學術專業領域，與晶片製造所需的廠房設施息息相關，扮演極重要的角色，更鼓勵歡迎所參訪之五所大學的教職員工、研究人員和學生，來台灣深造進修和工作。

經過訪談這五家東南亞的名校並與之交換心得後，更加相信土木工程在半導體晶片製造和其進一層的研發裡扮演不可或缺的角色。

半導體晶片製造中，將晶片裡每顆電晶體(Transistor) 的線寬(Gate Length)尺寸愈做愈小(Scaling Down)，從22nm、14nm、10nm、7nm、3nm、2nm、1.4nm、1nm，一直往下縮小到低於1nm…，不但有提升數位資訊傳輸的速度和數量，可以大量節省能源和材料之需求，而且擁有種種不可抗力的使用功能和成本的競爭優勢(Competitive Advantage of Performance and Cost)。[19、20]

因此，百家鳴放，爭先恐後地，不論將晶圓(Wafer)切割成一顆小米穀大小的小小晶片或乾脆製作一張等同晶圓尺寸大小，類似平板電腦(iPad)的晶片，都想要將每個晶片(Chip)裡的成億上兆之電晶體(Transistor)中的閘門線寬(Gate Length)尺寸，做到低於１奈米(nanometer) 。而今，要成功做好一顆、數顆、或一小批量低於一奈米，甚至低於0.1奈米閘門線寬的實驗室比比皆是，幾乎家家可以做到。

的確，晶片裡的閘門線寬，除了愈做愈小，是科技發展向前邁進之一條重要道路，同時晶片要能大量生產，良率又要高，也變得一樣重要，相信大家記憶猶新，前三年由於新冠病毒之肆虐，不知有多少Tesla、GM、Ford、John Deere、Toyota、Honda、BMW、Volvo的車子，因全球貿易戰導致供應鏈斷線、補給不足，成萬上億台的車輛沒有半導體晶片去驅動，不是擺在各處可停的停車場，就是靠在路邊閒放。如此，彰顯晶片裡的閘門線寬尺寸不僅要能愈做愈小，而且也要能在高良率下大量生產。

要在高良率下大量生產，其背後就是要靠是否有足夠的廠房設施之輔助功能才能辦得到，也就是說，誰有更多更好的晶圓晶片製造的廠房設施，誰的優勢就更多、競爭力就更強。

台灣廠家目前擁有世界上最多最好的半導體晶片製造工廠，在最先進之半導體晶片製造的激烈競賽下，全球領先，成為唯一己進入3奈米電晶體線寬之大量生產的矽島，其良率更讓所有競爭者，望塵莫及，並成為各家學習觀摩的典範。

誠如前述，土木工程之各學術專業領域與半導體晶片製造所必備有的廠房設施，有不可分割的緊密關係，也就是土木工程各領域（結構、大地、水利、環工、交通、測量空間資訊、營建、材料、電腦輔助）在半導體晶片製造中都有參與的重要角色。

筆者深信，下世代之半導體晶片製造所必須有的廠房工程，其研發創新應是更大的跨領域結合，除了土木工程各學術專業領域外，也應包括建築、機械、化工、電機、物理、化學、生物、材料、醫學、農工、生態、法律、管理、經濟、財務、人文、藝術等等各專業領域優秀的人才，來共同提昇半導體晶片製造所需之廠房設施。[21]

同時，希望大家謹記，要推進提昇半導體晶片製造技術，廠房設施是半導體晶片製造提昇中一個不可或缺的先決條件，即要製造，必先有廠房設施，而廠房設施之研究發展，亦是半導體晶片製造不可或缺的重要環節，提升半導體晶片之製程技術，廠房設施之研發亦應積極配合，不可等閒視之，必須未雨綢繆，與時俱進，加速研發。

參考資料：

致謝 (Acknowledgements)：

感謝國科會之經費贊助和工程組李玓先生與林晏妃小姐的鼓勵，到國科會之實務上積極推動新南向策略的越南、泰國和印尼等重點國家的主要大學土木系去移地研究，參訪和演講。
這份報告之撰寫，從文獻收集，資料整理、數據確證、投影片製作和草槁之修修改改，非常感激劉佳蓉、何珮琳、吳奐貞、白佳卉、林珈汝、陳冠宇、林為緒、曾酩順、Adrianto Oktavianus、Le-Anh Vu等多人持續接力的協助完稿。
在參訪印尼兩大學的過程中，ITB博士生 Donal Sutanto Panjaitorn和UI-Depok講師，Dr. Muraziz Handika 從雅加達機場到ITB，UI-Depok再回雅加達機場之無縫接送隨伴及沿途導覽說明，讓筆者收獲滿滿，平安返台，叫人難忘。
本報告之資料來源除了筆者的研發教學之心得外，有些係源自網站資訊，為保留各網站資訊之精萃，筆者在本報告行筆中，讀者可發現不少章節字句係直接引用、翻譯或微修陳述。

土木工程與半導體晶片製造之廠房設施 – 東南亞大學參訪報告

左圖為俯視印尼大學的優美典雅之校園，右圖則是印尼大學之工學院大樓