半導體學術先鋒–張俊彥院士
97/05/07
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趙祐萱｜
美商艾薩亞太股份有限公司
1970 年，張俊彥院士展開雜質對半導體元件所造成影響的研究，為後繼許多投入該奈米元件領域的學者奠定了重要的學理基礎。1980 年，張院士開始探討奈米結構及半導體元件的量子傳導現象，這一連串的研究，為半導體學術、產業界的探尋之路開啟了一扇又一扇的大門。
目前張俊彥院士的團隊正專注在高功率、高效率的 LED 元件、高效太陽能元件、高效儲能元件、生技醫學應用及環保的研究上，而這些研究領域都會是未來非常重要的產業。由此不難看出張院士是朝著理論與應用結合的方向邁進，希望能為改善人類生活環境盡一份心力。
因緣際會，讓我有機會採訪今年總統科學獎應用科學組得主張俊彥院士。這件事對非身處半導體產業的人而言，或許沒什麼了不起，但是對在這個產業界工作的我來說，卻是一件莫大的榮耀。就這樣，帶著崇拜與興奮的心情，我踏入這位傑出學者的辦公室。
在專訪的過程中，我從張院士的學術發展過程、學術研究哲理及人生觀，得到許多啟發。希望透過這篇報導，讓讀者不僅知道張院士的學術歷程，思考其諸多創舉背後的個人心態，以及這位總統科學獎得主為什麼能看到或完成那麼多我們無法做到的事，更開始思考：自己是否也可以用不同的方式來應對發生在周遭的每一件事。
獨特的思考邏輯
張俊彥院士從小就被非常優秀的父親訓練出獨立思考的能力，他對未知的事物始終抱持著自己獨特的看法。及長，不斷累積專業學識，更培養出洞悉學術及業界未來發展趨勢的獨特能力。
張院士在攻讀碩士學位時，就選擇深入探討半導體的各種問題。當國際學術界都聚焦在金屬與超導體的領域時，他卻另闢蹊徑，在 1962 年展開「超導體對半導體間電子穿透傳導特性」的研究。1970 年建立「金屬對半導體介面載子傳導模型及阻抗理論」，1980 年更建立「雜質原子散亂分布對奈米結構及元件之量子傳導理論」，每個研究議題都有其關聯性，而在努力不懈的研究歷程中，屢有創新與優異的表現。
前瞻的視野
當張俊彥院士在交通大學積極投入半導體的研究時，正值美國麻省理工學院講座教授朱蘭成院士邀請貝爾實驗室的半導體專家張瑞夫來到臺灣，同時帶回了機台設計藍圖。張院士以這些設計圖為基礎，著手建立光罩對準機、濕蝕刻機、爐管等設備，大大提升了研發的能量。他們一起研究，在 1965 年做出臺灣第 1 顆平面式矽電晶體。
隔年，凌宏璋教授自美國帶回金屬氧化層半導體場效電晶體（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET）和積體電路的光罩。經由他的指導，加上張院士和另一研究成員郭雙發教授的努力，沒多久，臺灣的第 1 顆 IC 在 1966 年誕生了。
張院士談到當時他已經注意到雙載子電晶體必須以電流驅動，而貝爾實驗室的 Dwang Kang 發明的 MOSFET 是用電場控制，由於其耗電量小，勢必會在短時間內取代前者。只是貝爾實驗室並沒有看到這一點，也沒有發現 Dwang Kang 發明的重要性，反而把研究重點放在他們早期開發出的雙載子電晶體上。張院士及他的團隊則積極往 MOSFET 的方向投入。時至今日，95％ 以上的 IC 都是使用 MOSFET 的基礎。而沒有及時轉向的貝爾實驗室，也把半導體龍頭的地位讓給了注重 MOSFET 發展的美國無線電公司（Radio Corporation of America, RCA）。
1970 年，張院士展開雜質對半導體元件所造成影響的研究，率先建立起硼、磷等雜質原子在矽晶裡隨機分布的狀況，對半導體元件所造成影響的理論及模型，這項研究為後繼許多投入該奈米元件領域的學者奠定了重要的學理基礎。1980 年，張院士開始探討奈米結構及半導體元件的量子傳導現象，這一連串的研究，為半導體學術、產業界的探尋之路開啟了一扇又一扇的大門。
從自我學習到創新
張院士指出，在科學的研究裡，光靠優異的邏輯性是不夠的。優秀的科學家不但需要完整的邏輯思考能力，包括分析和歸納，更需要創新的能力。大多數人認為創新力是天生的，其實並不盡然。張院士就認為創新涵蓋 3 大元素：想像力、直覺及好奇心。
這個世界如果沒有創新這回事，那麼針對同一件事，任何人只要依循邏輯思考，都會得到相同的答案。事實上，人類因為個體的不同，不同的人會有不一樣的見解，而那正是個別思考的真正價值所在。也因此，張院士認為真正能提升創造力的要素，就是自我學習的能力。
在東方的教育模式之下，創意及自我學習的能力往往會遭到扼殺。東方國家的學生習慣被教，老師則習慣灌輸，久而久之，學生失去了自我學習的激發作用，認為只要把老師教的學會就好，其實這是不夠的。
張院士從小就是自我學習的典範，他總是在幾天內就把開學發下的教科書看完，有不懂的地方就立刻提問。此外，他喜歡用自己的方式解題目。因此，他指出，要增進臺灣的創新能量，必須從提升自我學習的能力開始。
在困境中看到希望
受上一代政治因素的影響，張院士無法如願出國進修，但他並沒有因此而失去競爭優勢，他主動自我學習，主動與其他國際大師聯繫，結果創造了無限的可能。張院士認為，在風平浪靜的大海，誰都能控制船向，唯有能在狂風暴雨中掌舵及看到正確方向的人，才能脫穎而出。他要我們學習培養在困境中看到希望的能力。
也因為張院士無緣出國進修，在臺灣待下來，使臺灣得以在 1964 年有了第 1 座由他和張瑞夫、郭雙發兩位教授共同建立的半導體實驗室。他洞悉到矽晶在 IC 的發展性，也積極推動許多相關的計畫，使得當時臺灣的半導體實驗室甚至比飛利浦公司的實驗室都還先進。在 1974 年引進 RCA 的技術後，互補式金屬氧化層半導體實驗工廠的團隊在極短的時間內所做出的 IC 良率，甚至比母廠高出許多。
多年來，他親自栽培出的研究生、工程師，陸續成為臺積電、聯電及許多臺灣半導體業界的主要核心團隊。
張院士在 1971 年後把半導體實驗室交給了胡定華博士，但是他並沒有停下腳步，1988 年又力主成立「國家奈米元件實驗室」。雖然當時學界對此並不看好，但當台積電成功完成了 45 奈米製程的開發，並朝 32 奈米邁進時，我們回首來看，這的確是一個極具前瞻性的決策，只是當年了解張院士遠見的人又有多少？
學術理論與實際應用結合
在訪談的過程中，張院士不斷提到理論與應用結合的重要性。他強調，臺灣半導體產業之所以能有今天的成就，就是因為一直把學術理論與實際應用層面做很好的結合。現今臺灣的發光二極體、面板、太陽能等大家耳熟能詳的高科技產品，都是半導體產業發展出來的，而宏碁的創辦人施振榮先生也是當時交通大學半導體實驗室培養出來的優秀人才。
當交大致力於微波及雷射的研發之際，卻因研究人才在二、三年之後不斷出走，致使臺灣在這方面的產業一直沒有顯著的進展。現在，張院士辭掉了許多耀人的職銜，回到交大，他將和他的學生積極投入研究，並致力於新生代人才的培養，目的就是希望為臺灣做好準備，迎接未來的競爭。
目前他的團隊正專注在高功率、高效率的 LED 元件、高效太陽能元件、高效儲能元件、生技醫學應用及環保的研究上，而這些研究領域都會是未來非常重要的產業。由此不難看出張院士是朝著理論與應用結合的方向邁進，希望能為改善人類生活環境盡一份心力。
訪談最後，張院士期勉研究生要「自我學習、為自己找題目、試著自己找答案」，他則扮演輔導者的角色。至於做為學者，他認為最重要的是：做學問是一輩子的事，不要只想著做大官，要關心自己所在的土地及社會，要為這片土地上的人民、經濟及環境品質做出貢獻。
【2007 年總統科學獎得主專訪】
