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入門解說

從「半導體是什麼？」「CPU 在做什麼？」等簡單的疑問出發，為背景知識不多的讀者解說原理與生活中的應用。依系列順序閱讀，就能從半導體一路了解到電腦。

初次認識半導體

半導體是什麼、電晶體到晶片。最先閱讀的系列。

  1. 半導體該從哪裡開始學？給初學者的學習順序指南從零開始學半導體，建議依序學習：①半導體與電晶體→②晶片的製造方法→③晶片在產品中的作用→④產業與新聞。因為前一階段的詞語，下一階段會用到。本文介紹各階段要讀的文章，以及讀完能理解什麼。約 8 分鐘
  2. 半導體是什麼？導電性可以大幅改變的材料半導體的導電性介於金屬與絕緣體之間，只要加入極少量雜質，或改變電壓、光線、溫度，就能大幅改變。本文用淺白的方式說明為什麼使用矽、n型與p型是什麼，以及生活中的應用。約 10 分鐘
  3. 電晶體是什麼？手機裡超過100億個的小開關電晶體是用電訊號讓電流導通或切斷的小開關。本文用淺白的方式說明晶片使用的MOSFET如何形成電子的通路、CMOS為什麼省電、它和0與1的計算有什麼關係，以及電晶體的歷史。約 10 分鐘
  4. 積體電路（IC）是什麼？晶片、晶粒、LSI、SoC的差異積體電路（IC）是把電晶體等零件和配線，一起做在一小片矽上的電子電路。本文說明「積體」的意思與優點，晶片、晶粒、LSI、SoC、封裝的差異，以及IC的種類與設計流程。約 9 分鐘
  5. 「2奈米」「3奈米」是什麼的長度？看懂晶片製程世代的數字「2奈米」「3奈米」是製造半導體技術的世代名稱，不代表晶片某處長 2 nm。淺顯解說數字與實際尺寸脫鉤的原因、真正變小的部分、不同公司無法直接比較的理由，以及 GAA 電晶體。約 10 分鐘
  6. 二極體是什麼？讓電流只往一個方向流的原理與用途二極體是讓電流只容易往一個方向流的半導體元件。用簡單的話說明PN接面的原理、矽二極體約0.6〜0.7 V這個數字的意義、崩潰、把交流變成直流的整流與保護電路，以及和LED、太陽能電池的關係。約 11 分鐘
  7. CMOS是什麼？組合nMOS與pMOS來省電的原理CMOS是把因相反訊號而導通的nMOS與pMOS配成一組的電路方式。輸出不變的期間，幾乎沒有電流從電源流到0 V，所以很省電，CPU、記憶體等幾乎所有數位晶片都採用它。約 10 分鐘
  8. GAA電晶體是什麼？FinFET之後、2奈米世代的奈米片GAA電晶體是用閘極把電子通道四周完全包住的電晶體，縮小後仍容易抑制漏電，接在FinFET之後開始使用。淺顯解說奈米片的原理、製作方法、各公司的採用時期，以及下一步的CFET。約 10 分鐘

晶片是怎麼做出來的

依序看從砂到晶片的製程。

  1. 半導體晶片是怎麼做出來的？看懂前段、後段製程全貌半導體晶片是在由石頭製成的圓形薄板（晶圓）上，重複數十次鍍膜、用光轉印圖案、削去，同時做出數百顆，再切開、封裝並測試而完成。淺顯解說前段與後段製程的流程。約 10 分鐘
  2. 矽晶圓是什麼？從石頭到鏡面般圓板的製造過程矽晶圓是把原子排列一致的矽晶體切薄，再拋光成鏡面的圓形薄板，是一次做出數百到數千顆晶片的基板。淺顯解說從石頭製造的流程、為什麼是圓形，以及尺寸的演變。約 10 分鐘
  3. EUV微影是什麼？用13.5 nm的光畫出電路的原理EUV微影是用波長13.5 nm的極紫外光，轉印晶片電路圖案的技術。本文說明波長越短越能印得細的原因、需要反射鏡與真空的理由、用錫產生光的原理、High-NA，以及為什麼只有ASML能製造設備。約 10 分鐘
  4. 半導體封裝是什麼？保護晶片、對外連接的原理半導體封裝是包住晶片加以保護、和機器電路板連接並把熱散出去的外殼。本文說明後段製程的流程、打線接合與覆晶、QFP、QFN、BGA等外形、可靠度試驗，以及先進封裝。約 10 分鐘
  5. 無塵室是什麼？半導體工廠為什麼這麼怕灰塵無塵室是把空氣中看不見的微粒減到極少的房間。淺顯解說一顆微粒為何就能讓晶片不良、ISO潔淨度等級的看法、過濾器與氣流、人為何是最大的汙染源，以及用密閉容器保護晶圓的方法。約 11 分鐘
  6. 電子顯微鏡是什麼？SEM與TEM如何看見光看不到的世界電子顯微鏡用波長非常短的電子代替光，觀察光看不到的nm世界。本文說明光學顯微鏡有極限的原因、SEM與TEM的原理與差異、試樣的準備，以及在晶片工廠中的用途。約 10 分鐘
  7. 電漿是什麼？半導體加工不可或缺的「物質第四態」電漿是氣體中部分原子失去電子，電子、離子、自由基混在一起的狀態。本文說明工廠如何產生電漿、晶圓為什麼不會熔化、電漿蝕刻如何垂直往下削，以及在鍍膜和去除光阻上的用途。約 10 分鐘
  8. 印刷電路板（PCB）是什麼？連接電子零件的板子原理印刷電路板（PCB）是在不導電的板子上做出銅線路，再用焊錫裝上零件、把它們連起來的基座。本文淺顯說明板材FR-4、多層板與導通孔、綠漆的作用、表面黏著（SMT）與迴焊，以及和晶片、封裝的關係。約 9 分鐘
  9. 半導體測試是什麼？找出不良晶片的檢查流程與設備半導體的檢查與測試，是從做好的晶片中找出不良品，在出貨前剔除的作業。本文淺顯說明製造途中的檢查、晶圓測試、最終測試、預燒測試、依速度分級，以及良率的概念。約 9 分鐘
  10. 蝕刻是什麼？半導體如何削出電路，濕式與乾式的差異蝕刻是用藥液或電漿，去除沒有被光阻覆蓋的膜，刻出電路形狀的製程。本文淺顯說明濕式與乾式的差異、垂直往下削的原理、蝕刻選擇比，以及3D NAND深孔的難處。約 10 分鐘
  11. 薄膜沉積是什麼？CVD、PVD、ALD的差異與成膜方法成膜是在晶圓表面形成極薄薄膜的製程。本文淺顯說明讓氣體反應的CVD、把原子撞出來的PVD（濺鍍）、一點一點極薄堆疊的ALD有何不同，以及它們與熱氧化、電鍍的關係。約 10 分鐘
  12. CMP（化學機械研磨）是什麼？把晶圓磨平的理由與原理CMP（化學機械研磨）是用藥液讓表面變軟，再以細微粒子與研磨墊摩擦，把晶圓磨平的製程。本文淺顯說明需要平坦的理由、銅導線的做法、磨過頭的不良、清洗，以及製造設備與材料的公司。約 10 分鐘
  13. 離子佈植是什麼？把雜質打進半導體的原理與設備離子佈植是把硼、磷等雜質變成離子，用電的力量加速後打進矽中的製程。說明離子佈植機的原理、劑量與深度如何決定、光阻遮罩、晶體損傷與退火，以及設備的種類。約 10 分鐘
  14. 微影是什麼？用光轉印半導體電路圖案的製程微影是在晶圓上塗佈對光起反應的光阻，把原版的電路圖案通常縮小成4分之1、用光轉印的製程。本文說明步驟、正型與負型光阻、能轉印的細度、層的疊對，以及使用的設備與廠商。約 10 分鐘

生活中的半導體

手機、記憶體、電動車、相機等身邊的半導體。

  1. 記憶體和儲存空間有什麼不同？「8GB」與「256GB」的意思規格表上的「記憶體8GB」是放工作中資料的快速空間，關掉電源就會消失。「儲存空間256GB」是存放照片和App的地方，關掉電源也會保留。本文說明晶片的原理、速度的差距和容量的算法。約 10 分鐘
  2. 手機裡有哪些半導體？主要晶片與各自的功能手機裡除了負責運算的SoC，還有記憶體、儲存空間、處理電波的數據機和濾波器、電源管理IC、感測器、NFC等許多晶片分工合作。用實際機型的例子，說明各自的功能。約 10 分鐘
  3. 功率半導體是什麼？電動車和家電轉換電力的原理功率半導體是負責交流與直流轉換、調整電壓、控制馬達轉速的零件。它讓大電流高速開關，減少浪費的熱。本文也淺顯說明IGBT，以及SiC、GaN的差異。約 11 分鐘
  4. 影像感測器是什麼？手機相機把光變成電的原理影像感測器用數千萬個小小的受光部（像素）把光變成電子，再把電子數變成數字。從分辨顏色的方法、背照式與堆疊式，到像素數和畫質的關係，用簡單的話說明。約 10 分鐘
  5. 微控制器（MCU）是什麼？讓家電和汽車動起來的小電腦微控制器（MCU）是把CPU、記憶體，以及和感測器、馬達溝通的電路做在一顆晶片上的小電腦。說明它在電子鍋和汽車裡的工作、中斷的原理，以及和電腦CPU的差異。約 10 分鐘
  6. 太陽能電池為什麼能發電？光變成電的原理與效率極限太陽能電池是一個很大的PN接面。交界處的電力把光產生的電子和電洞分到兩側，變成電流。淺顯說明效率有上限的原因、炎熱與陰天時的變化、變流器的角色，以及鈣鈦礦。約 11 分鐘
  7. LED為什麼會發光？用半導體把電變成光的原理LED是讓電子與電洞在半導體交界處相遇，把釋放的能量變成光的元件。用簡單的話說明顏色由材料決定的原因、矽不會發光的原因、白光LED的原理，以及省電卻會發熱的原因。約 11 分鐘
  8. 觸控螢幕為什麼能感應手指？電容式觸控面板的原理手機的觸控螢幕，是在手指靠近時，由專用晶片反覆測量透明電極之間電荷累積方式的微小變化，再算出位置。也說明與電阻式的差異、多點觸控，以及怕水和手套的原因。約 10 分鐘
  9. SSD（固態硬碟）是什麼？快閃記憶體記住資料的原理SSD（固態硬碟）用快閃記憶體晶片和控制晶片記住資料。本文說明記憶單元用電子的量區分0和1的原理、SLC、TLC、QLC的差異、會磨損的原因與延長壽命的做法，以及3D NAND。約 11 分鐘
  10. 類比IC是什麼？和數位晶片有何不同、用在哪裡？類比IC是把聲音、光、溫度這類連續變化的訊號，直接當作電壓來處理的半導體。本文說明放大、ADC與DAC、電源和時脈電路等連接數位晶片與真實世界的原理，以及產業的特色。約 10 分鐘
  11. GPS是怎麼定位的？衛星與時間的運作原理GPS從衛星發出的精確時間電波到達所花的時間求出距離，再用4顆以上的衛星，同時算出位置和手機時鐘的偏差。本文淺顯說明原子鐘與相對論的修正、A-GPS、位置偏移的原因，以及日本的準天頂衛星系統。約 11 分鐘
  12. 液晶和OLED有什麼不同？螢幕顯示顏色的原理螢幕靠紅、綠、藍小點的亮度組合出顏色。液晶用液晶快門讓背後的光通過或擋住，OLED則是每個點自己發光。也用簡單的話說明TFT、120 Hz、ppi與烙印的意思。約 11 分鐘
  13. DRAM是什麼？動態隨機存取記憶體用電容記住資料的原理DRAM（動態隨機存取記憶體）是電腦和手機記憶體用的晶片。它用小開關和存電的容器記住1位元，並每隔數十毫秒重寫一次，補回漏掉的電。本文說明讀取方式、列與行、DDR的世代和主要廠商。約 11 分鐘
  14. MEMS是什麼？手機裡微小「會動的機械」的原理MEMS（微機電系統）是用和晶片相同的做法，在矽裡做出微小「會動的零件」的元件。本文淺顯說明手機的加速度計與陀螺儀如何測量動作、在麥克風與投影機中的用途，以及製作方法與難處。約 10 分鐘
  15. 鋰電池是什麼？鋰離子電池充放電的原理與安全鋰離子電池是讓鋰離子在石墨負極與金屬氧化物正極之間來回移動、可以反覆充電的電池。說明mAh與Wh的差異、充電的步驟、老化的原因、看守電池的晶片，以及熱失控與安全的使用方式。約 11 分鐘
  16. 半導體雷射（雷射二極體）是什麼？與LED的差異和光通訊用途半導體雷射是在一小片半導體裡讓光來回反射、不斷增強，射出顏色整齊、容易聚成細光束的元件。用簡單的話說明它和LED的差異、開始發出雷射光的條件，以及光纖為什麼使用1310 nm和1550 nm。約 10 分鐘
  17. 氮化鎵（GaN）是什麼？GaN充電器為何能做得這麼小氮化鎵（GaN）是比矽更耐得住強大電場、還能做出讓電子容易移動的通道的半導體。它能快速開關，所以能把充電器裡的變壓器和電容器做小。本文也淺顯說明它和SiC的差異與課題。約 11 分鐘
  18. 碳化矽（SiC）是什麼？改變電動車電力轉換的半導體碳化矽（SiC）是能承受約為矽10倍電場的半導體。它能用很薄的一層擋住高電壓，減少電動車逆變器等裝置的損耗和熱。本文也淺顯說明結晶難做、價格高的原因，以及它和IGBT如何分工。約 11 分鐘
  19. 無線充電是什麼？手機放上去就能充電的原理無線充電的原理，是用充電座線圈產生的變化磁場，讓手機裡的線圈產生電流，也就是電磁感應。本文淺顯說明對準位置為何重要、Qi與Qi2標準、異物偵測、效率與發熱，以及安全上的誤解。約 10 分鐘
  20. 逆變器（變頻器）是什麼？變頻冷氣與電動車的原理逆變器是把直流電重新做成可選頻率與電壓的交流電的裝置，也是變頻冷氣「變頻」的核心。它讓半導體開關快速導通、關斷，用時間長短做出波形。本文淺顯說明改變冷氣與電動車馬達轉速的原理，以及省電的原因。約 11 分鐘
  21. USB是什麼？USB-C差異與規格、速度一次看懂USB是連接裝置的共通規格。USB-C是接頭形狀的名稱，傳輸速度由USB 2.0到USB4決定，電力則由另一個規格USB PD決定。本文也說明為什麼同樣是USB-C，換一條傳輸線就有差別。約 11 分鐘
  22. 主動降噪（ANC）是什麼？降噪耳機用聲音消除聲音的原理主動降噪（ANC）是用麥克風收錄噪音，由晶片做出波峰與波谷相反的聲音，從喇叭播出，在耳朵裡互相抵消的原理。本文從聲音的速度與延遲，說明為什麼電車和飛機的低沉聲音容易消除，人聲和高音卻會留下。約 10 分鐘
  23. 晶片怎麼散熱？熱的傳遞路徑與冷卻的極限晶片幾乎把用掉的電全部變成熱。本文說明熱從晶粒經金屬蓋、散熱片傳到空氣或液體的路徑，用熱阻估算溫度的方法、熱導管，以及手機、電腦與資料中心的散熱方式。約 9 分鐘
  24. 充電器怎麼把插座的電變成5 V？AC電源轉接器的原理AC電源轉接器（充電器）把插座的交流電轉成直流電，再以每秒數萬次以上開關，用小型變壓器降到5 V等電壓。說明它比以前沉重的盒子小又輕的原因、效率與發熱，以及安全所需的絕緣。約 10 分鐘
  25. 電動車裡有哪些半導體？主要晶片與各自的功能電動車的核心，是把電池的直流電轉成交流電、驅動馬達的逆變器裡的功率半導體。監控電芯的IC、微控制器、感測器、充電器和DC-DC 轉換器的晶片也在工作。也說明400 V與800 V的差異和再生煞車。約 10 分鐘
  26. 智慧手錶怎麼量心率？用光讀取血流的原理智慧手錶用背面的LED照亮手腕，再從反射回來的光量增減算出心率。本文淺顯說明為什麼用綠光、如何去除手臂動作、數字為什麼會有誤差、與心電圖和血氧功能的差別，以及裡面的晶片。約 10 分鐘
  27. 行動電源10000mAh能充幾次？原理、Wh與安全使用行動電源由鋰離子電池的電芯，以及升壓到5 V的電路、保護IC等晶片組成。10,000 mAh真正充進手機的，在計算例中只有7成多。說明Wh的算法、搭機規定（以日本為例），以及安全的使用與丟棄方式。約 11 分鐘
  28. NFC是什麼？交通卡和感應支付一靠就能用的原理NFC是只在靠近到幾公分時才使用的13.56 MHz無線通訊。簡單解說沒有電池的卡片如何靠讀卡機的磁場運作、FeliCa與感應支付方式的差異、驗票閘門處理快的原因，以及安全的機制。約 9 分鐘

電腦的原理

從 0 與 1 的計算到 CPU、記憶體、作業系統。

  1. 電腦怎麼用0和1計算？二進位與加法電路電腦把電壓的高、低當成1和0，用二進位表示數字。本文淺顯說明13與1101的轉換、位元與位元組，用邏輯閘做加法的半加器與全加器，以及表示負數的二補數。約 11 分鐘
  2. CPU是什麼？它在電腦和手機裡做些什麼CPU（中央處理器）是把程式的指令一個一個取出，反覆進行計算和比較的零件。本文用淺白的方式說明時脈頻率和核心數的意思、CPU與GPU的差異，以及x86和Arm的差異。約 10 分鐘
  3. AI為什麼要用GPU？同時處理大量乘法的原理AI的計算大部分是把數字相乘再相加的矩陣計算。GPU排了數千個以上的簡單計算電路同時進行，再用稱為HBM的高速記憶體搬運數字，所以適合AI。本文也說明它和CPU的差異、NPU，以及把數字變短的技巧。約 11 分鐘
  4. 作業系統（OS）是什麼？它在電腦和手機裡做些什麼作業系統（OS）是管理CPU、記憶體等零件，讓許多App能安全共用的基本軟體。從核心、同時執行的機制、記憶體的分配、開機的流程，到更新的意義，一次說明清楚。約 11 分鐘
  5. CPU快取記憶體是什麼？讓CPU不必苦等記憶體的原理快取記憶體是和CPU放在同一顆晶片上的小而快的儲存空間。它以64位元組為單位複製記憶體的資料，減少等待時間。本文說明局部性、命中率與平均存取時間的計算、L1到L3，以及寫入的方式。約 10 分鐘
  6. NPU是什麼？手機和電腦裡的AI專用電路原理NPU是用很少的電力，大量進行AI計算核心「相乘再相加」的專用電路。它內建在手機和電腦的晶片裡，讓照片和語音的AI在裝置內執行。本文也說明TOPS數字的看法與限制。約 11 分鐘
  7. FPGA是什麼？做好之後還能改寫電路的晶片原理FPGA是製造完成後，還能一再重組內部邏輯電路的晶片。本文說明小型真值表（LUT）、正反器、可切換繞線的原理與設計流程，以及它和CPU、ASIC的差異與應用場合。約 10 分鐘
  8. ASIC是什麼？特定應用積體電路與CPU、FPGA的差異ASIC（特定應用積體電路）是只為一種固定工作設計製造的晶片。本文說明它為何比CPU快又省電、為何一開始要花大筆費用且做越多越划算、製作流程，以及與FPGA、ASSP的差異。約 11 分鐘
  9. 編譯器是什麼？程式變成機器碼的過程編譯器是在執行之前，把人寫的程式一次翻譯成CPU能執行的機器碼的軟體。本文用一行程式為例，依序說明詞法分析、語法樹、最佳化到連結的過程，也介紹它與直譯器、JIT的差異。約 10 分鐘
  10. 邏輯閘是什麼？用AND、OR、NOT計算的原理邏輯閘是輸入0和1後，依固定規則輸出0或1的小電路。本文說明NOT、AND、OR、NAND、NOR、XOR的真值表、用電晶體製作的方法、只用NAND就能做出任何電路的理由，以及延遲與時脈的關係。約 11 分鐘
  11. RISC-V是什麼？人人都能使用的開放指令集RISC-V是規格公開、任何人都能不付授權費就設計處理器的指令集。本文用淺白的方式說明指令集是什麼、與x86和Arm的差異、基本加擴充的架構，以及用在哪裡和面臨的課題。約 11 分鐘
  12. 演算法是什麼？靠步驟的巧思讓計算變快的原理演算法是有終點、任何人照著做都得到相同結果的解題步驟。從100萬筆資料中找一筆，從頭依序找最多要100萬次，用二分搜尋只要20次。本文說明時間複雜度的讀法，以及再快的電腦也救不了繞遠路步驟的原因。約 11 分鐘
  13. 資料庫是什麼？表格、SQL與索引的運作原理資料庫是讓大量資料能被許多人同時、不矛盾又快速地使用的管理機制。本文說明表格與主鍵、外鍵，SQL的讀法，索引為何能快速搜尋，並以轉帳為例介紹交易與ACID特性。約 11 分鐘
  14. Git是什麼？版本控制的原理與GitHub的差異版本控制是記錄檔案的變更、隨時可以回到之前狀態的機制。以代表性的Git為例，說明提交、歷史、分支、合併、衝突，與GitHub的差異，以及為什麼不能把密碼放進去。約 11 分鐘

網路與網際網路

資料如何送達、IP 位址、Wi-Fi、HTTPS。

  1. 網際網路怎麼傳送資料？封包與路由器的運作網際網路把資料分成小封包，由路由器看目的地的IP位址一站一站轉送。本文淺顯說明網頁顯示出來前的流程、DNS、TCP、HTTPS的角色，以及距離遙遠卻依然很快的原因。約 10 分鐘
  2. IP位址是什麼？網路地址的運作與IPv4、IPv6IP位址是在網際網路上傳送資料時的目的地號碼。本文淺顯說明IPv4的形式與不夠用的原因、家用路由器共用號碼的NAPT、DHCP、IPv6，以及從號碼能知道與不能知道的事。約 11 分鐘
  3. Wi-Fi是怎麼運作的？用電波傳送資料的方法與速度不同的原因Wi-Fi是名為IEEE 802.11的無線區域網路標準，用電波連接手機與路由器。本文淺顯說明把資料放上電波的方法、2.4、5、6 GHz頻段的差異、包裝盒上的速度跑不出來的原因，以及WPA3與安全的使用方式。約 11 分鐘
  4. HTTPS是什麼？鎖頭圖示能保護與不能保護的事HTTPS會把網頁的交換加密，偵測竄改，並用憑證確認對方。本文淺顯說明金鑰的共享、憑證與憑證機構的運作，以及即使有鎖頭圖示也保護不了的事。約 11 分鐘
  5. DNS是什麼？從網域名稱查出IP位址的運作DNS是從www.example.com這類名稱，查出通訊所用IP位址的機制。本文淺顯說明全世界的伺服器如何分工、順著指引查詢的流程，快取與TTL，以及隱私與攻擊的防護。約 10 分鐘
  6. 5G是什麼？和4G有什麼不同？速度與延遲的原理5G是第五代行動通訊的標準。它用更寬的頻段與把電波集中射向對方的天線，提高速度、降低延遲並增加可連線數量。本文淺顯說明國際目標與實際速度的差距、Sub-6與毫米波、NSA與SA，以及電波安全的標準。約 10 分鐘
  7. TCP與UDP的差異是什麼？要確實送達，還是要速度TCP會先和對方建立連線，確認資料是否送達、重傳遺失的部分，並依順序交出。UDP不確認就直接送出，適合怕延遲的通話和遊戲。本文也淺顯說明連接埠號碼與QUIC。約 10 分鐘
  8. 藍牙是什麼？無線耳機和智慧手錶連線的原理藍牙是用電波直接連接附近設備的無線標準。本文淺顯說明它不斷切換頻率、與Wi-Fi共用電波的跳頻機制，傳統藍牙與BLE的差異、配對、無線耳機的聲音延遲，以及安全的使用方法。約 10 分鐘
  9. 物聯網（IoT）是什麼？物品連上網路的原理與注意事項物聯網（IoT）是讓裝有感測器和微控制器的設備，透過通訊與雲端和應用程式相連的機制。本文以家庭和工廠為例，說明通訊方式的選擇、邊緣運算，以及設備被入侵的手法與對策。約 11 分鐘
  10. 乙太網路是什麼？有線區域網路傳送資料的原理乙太網路是有線區域網路的全球共通標準（IEEE 802.3）。資料裝進附有目的地的「訊框」，由交換器只送到目的地的設備。淺顯說明網路線的種類與速度、PoE，以及比Wi-Fi穩定的原因。約 10 分鐘
  11. API是什麼？程式之間的約定與「API串接」API是一支程式向另一支程式請求功能或資料時，事先約定好的請求方式。從天氣App、「使用Google帳戶登入」的例子，到Web API的請求與回應（JSON）、API金鑰、次數限制和「API串接」，用淺顯的方式說明。約 11 分鐘
  12. 瀏覽器是怎麼運作的？從輸入網址到顯示網頁的過程瀏覽器會從網址找到伺服器、建立加密連線，再把收到的HTML、CSS、JavaScript組合起來畫在畫面上。本文淺顯說明顯示的流程、快取與Cookie、引擎的差異、佔用記憶體的原因與安全的使用方式。約 10 分鐘

資安與生活中的 IT

加密、密碼、雲端與 AI 的原理。

  1. 密碼為什麼會被破解？長度和不重複使用為何重要密碼被破解的主要原因，是常見的字串被猜中、外洩的密碼被重複使用，以及在假網站上自己輸入。本文淺顯說明密碼的儲存方式、為什麼長度比符號有效，以及多因素驗證與通行金鑰。約 9 分鐘
  2. 雲端運算是什麼？資料和應用程式在「哪裡」運作雲端運算，就是透過網際網路，租用業者放在資料中心的大量電腦。本文淺顯說明使用雲端的理由與注意事項、IaaS、PaaS、SaaS、虛擬化、資料中心，以及共同責任模型。約 10 分鐘
  3. 加密是什麼？對稱式加密與公開金鑰加密的原理加密是用公開的步驟和秘密的「金鑰」，把資料變成沒有金鑰就讀不懂的形式。本文淺顯說明對稱式加密（AES）與公開金鑰加密（RSA等）的差異、數位簽章，以及和雜湊的不同。約 11 分鐘
  4. 生成式AI怎麼運作？大型語言模型（LLM）的原理會寫文章的生成式AI，核心是大型語言模型。它依照機率，一次預測一個詞元，接在文章後面。本文淺顯說明訓練的三個階段、Transformer與注意力機制、會出錯的原因，以及安全的使用方式。約 10 分鐘
  5. VPN是什麼？保護通訊的通道原理與做不到的事VPN會在自己的裝置與VPN伺服器之間建立加密的「通道」，把通訊包起來運送。本文淺顯說明公司VPN與個人VPN服務的差異、VPN保護不了的事，以及VPN設備為何成為攻擊目標。約 9 分鐘
  6. 機器學習是什麼？電腦從資料中找出規則的原理機器學習不是由人寫規則，而是從大量範例中找出規則（可調整的數字）。用計算例子淺顯說明學習的方式、三種學習方法、過擬合，以及為什麼只看準確率不夠。約 10 分鐘
  7. 資料中心是什麼？支撐雲端與AI的建築物內部資料中心，是把大量伺服器和電力、空調、通訊設備放在一起的建築物。本文淺顯說明機櫃裡有什麼、因應停電的UPS、散熱方式與液冷、PUE、AI增加的用電，以及裡面使用的晶片。約 11 分鐘
  8. 防火牆是什麼？讓通訊通過或擋下的機制防火牆是在網路的邊界，只讓符合既定規則的通訊通過、擋下其他通訊的機制。本文淺顯說明規則的寫法、只讓回覆通過的狀態檢測、與NAT的差異，以及防火牆擋不住的事。約 10 分鐘
  9. QR Code是什麼？髒污也能讀取的原理QR Code是用黑白小方塊表示文字與數字的二維條碼。本文說明3個大方塊的作用、修復髒污的錯誤更正（里德－所羅門碼）、遮罩、手機掃描讀取的流程，以及如何提防QR Code詐騙。約 11 分鐘
  10. 網路釣魚是什麼？假郵件、假網站的分辨方法與對策網路釣魚是假冒真實企業，用電子郵件或簡訊把人引到假網站，竊取密碼和信用卡號碼的手法。本文說明假網址的原理、為什麼不能靠鎖頭圖示分辨、用官方App和通行金鑰防範的方法，以及輸入後該怎麼處理。約 11 分鐘
  11. 指紋辨識、臉部辨識的原理是什麼？手機如何認出本人？手機的指紋辨識和臉部辨識，會把手指或臉的特徵轉成數字，在晶片內受保護的區域比對是否和登錄的數字相似。本文說明感測器的方式、資料存放的地方、讓他人通過的機率、需要PIN碼的原因，以及和通行金鑰的關係。約 11 分鐘
  12. 惡意程式是什麼？病毒、勒索軟體的差異與防範對策惡意程式是以造成危害為目的而製作的軟體的統稱。說明病毒、蠕蟲、木馬程式、勒索軟體等的差異、入侵的途徑、公家機關對贖金的看法、防範方法，以及可能感染時該怎麼做。約 11 分鐘

半導體產業與新聞

從背景理解新聞中的半導體話題。

  1. 晶圓廠（半導體工廠）是什麼？為什麼需要巨額投資與大量水電晶圓廠是在晶圓上做出晶片電路的半導體工廠。本文說明費用大多花在製造設備的原因、大量使用超純水與電力的理由、從興建到量產的年數、自動搬運，以及日本政府的補助與熊本的地下水對策。約 11 分鐘
  2. 晶圓代工是什麼？從台積電看懂半導體的分工晶圓代工是接受委託、製造其他公司所設計晶片的企業。本文說明設計與製造分開的原因，和無晶圓廠、IDM、OSAT的差異，晶圓代工賣的是什麼、主要企業，以及新聞數字的解讀方式。約 9 分鐘
  3. HBM是什麼？AI晶片背後的堆疊式高頻寬記憶體HBM（高頻寬記憶體）是把好幾片DRAM晶片疊起來，放在AI用GPU旁邊的記憶體。本文說明它用1,000條以上通道一次搬運大量資料的原理、與GDDR的差異、各世代、難以製造的原因，以及主要廠商。約 10 分鐘
  4. 小晶片（Chiplet）是什麼？把1顆晶片拆小再組合的原因小晶片（chiplet）是把大晶片的電路拆成幾個小晶粒分別製造，再在同一個封裝裡連接的做法。本文說明大晶片成本高的原因、拆分的好處與代價、2.5D與3D的連接方式、UCIe規格，以及各公司的實例。約 10 分鐘
  5. 量子電腦是什麼？擅長什麼、不擅長什麼量子電腦讓量子位元的權重互相加強或抵消，藉此導出答案，並不是同時試遍所有答案。本文說明它擅長與不擅長的問題、難以製造的原因、對密碼的影響，以及如何解讀新聞。約 10 分鐘
  6. 晶片短缺為什麼會發生？看懂2020～2022年缺貨的機制2020～2022年的晶片短缺，是疫情帶來的需求暴增、無法馬上增產的工廠、事故與天災，再加上追加訂單疊加而成。說明汽車業為何受害最深、長鞭效應、短缺如何平息，以及各國的政策。約 10 分鐘
  7. 摩爾定律是什麼？晶片為何變快又變便宜，摩爾定律已死了嗎？摩爾定律是晶片上電晶體數量約每2年增加1倍的觀察與預測，並不是物理定律。本文說明摩爾實際寫了什麼、為何能持續、丹納德縮放定律的終結，以及「摩爾定律已死嗎？」的爭論。約 11 分鐘
  8. 半導體設備是什麼？製造晶片的機台種類與主要廠商半導體設備是依製程分工的專用機台，負責在晶圓上沉積薄膜、轉印圖案、蝕刻、清洗、量測，以及切割、測試晶片。本文說明設備的種類與主要廠商、昂貴的原因、獲利方式與景氣循環。約 10 分鐘
  9. 矽光子是什麼？用光配線的晶片原理矽光子是在和晶片相同的矽板上，做出光波導、調變器與光偵測器，用光傳送資料的技術。用簡單的話說明光比電有利的原因、各元件的原理、雷射另外準備的理由，以及CPO與尚待解決的課題。約 10 分鐘
  10. 微縮之後：淺談半導體技術的下一步說明為什麼只靠電晶體微縮已難以提升效能，並介紹GAA、CFET、背面供電、3D封裝與小晶片、光互連、新材料、新型記憶體等發展方向，附相關用語、比較頁與練習題。

技術背後的基礎（物理・化學・數學）

從技術的角度，說明物理、化學、數學的觀念在半導體與電腦的哪裡發揮作用。

  1. 阿瑞尼斯方程式是什麼？溫度讓反應和故障快幾倍阿瑞尼斯方程式表示反應和劣化的速度會因溫度改變多少。本文說明速度急遽變化的原因、活化能的讀法、加速因子的計算例子，以及在氧化、擴散、CVD和可靠度試驗中的用法。約 11 分鐘
  2. 矩陣乘法要算幾次？AI晶片的運算量與運算強度矩陣乘法需要2mnk FLOP的計算。本文用除以搬運位元組數得到的運算強度，說明批次1的推論為何在等記憶體、大型矩陣乘法為何跑在計算上限，並介紹Roofline、量化與脈動陣列。約 11 分鐘
  3. 費米分布和波茲曼分布是什麼？半導體電子的算法半導體中運送電流的電子數，取決於能量座位被佔據的機率（費米分布）。說明費米能階的意思、可以用波茲曼因子近似的條件、室溫kT≈26 meV，以及溫度讓漏電流增加的原因與60 mV/dec的極限。約 11 分鐘
  4. 穿隧效應是什麼？電子穿過薄牆的原理與晶片中的影響穿隧效應是指電子能量不足以越過薄牆，卻因具有波的性質而以某個機率穿過的現象。本文說明機率為何隨厚度劇烈變化，以及閘極絕緣層漏電、High-k、快閃記憶體的寫入與江崎二極體。約 10 分鐘
  5. 擴散是什麼？雜質在矽中擴散的原理與√(Dt)的意義擴散是粒子隨機運動相互抵消後，物質從濃處往淡處擴散開來的現象。本文說明距離為何隨時間的平方根增加、溫度的影響、雜質分布與接面深度，以及為何使用短時間退火。約 10 分鐘
  6. CRC是什麼？用0與1的除法找出傳輸錯誤的原理CRC把資料在只有0和1的世界裡相除，將餘數附作檢查值，接收端重新計算就能發現錯誤。本文說明它和同位檢查的差異、手算的除法、XOR電路，以及能發現的錯誤與無法更正的原因。約 11 分鐘
  7. 時間常數RC是什麼？決定導線延遲與時脈速度的原理時間常數RC是透過電阻替電容器充電快慢的指標，經過τ約達63%，5τ約達99%。說明晶片的閘極與導線為何延遲、導線延遲為何隨長度平方增加，以及中繼器、銅導線、低介電常數材料等對策。約 10 分鐘
  8. 分貝（dB）是什麼？把乘法變成加法的單位與dBm分貝（dB）是把兩個量的比，用「10乘了幾次」的10倍來表示的寫法。功率10倍是+10 dB，2倍約+3 dB。說明dBm、電壓用20倍的式子、−3 dB的意思，以及估算Wi-Fi電波強度的方法。約 10 分鐘
  9. 電容器是什麼？把電儲存起來的原理與用途電容器是在2片金屬板之間夾著絕緣物、把電儲存起來的零件。用簡單的話說明它和電池的差異、決定電容大小的面積、間距與材料、主要種類、手機為何最多裝約1,000個，以及穩定電源、DRAM、觸控面板等用途。約 10 分鐘
  10. 交流電和直流電有什麼不同？簡單認識阻抗直流電是方向固定的電，交流電是方向週期性交替的電。說明插座為什麼用交流電、以日本為例的100 V有效值與約141 V峰值、電容器與線圈的行為，並淺談阻抗、相位、諧振與功率因數。約 11 分鐘
  11. 運算放大器是什麼？把微小訊號準確放大的原理運算放大器是把2個輸入的電壓差，以非常大的倍率放大的IC。利用把輸出的一部分送回輸入的負回授，只靠2個電阻就能準確決定倍率。本文淺顯說明反相與非反相放大、電壓隨耦器，以及實際元件的限制。約 10 分鐘
  12. 電阻是什麼？簡單看懂歐姆定律與電壓、電流電阻是電流流動的困難程度，以「電壓 = 電流 × 電阻」（歐姆定律）把三者連在一起。說明電壓與電流的意義、決定LED電流與分配電壓的用途、電變成熱的原理，以及晶片的細導線電阻變大的原因。約 10 分鐘