#科技人文講座（趙坤茂）
夢想無界的晶片傳奇
（圖為示意。路透）

擦身而過的路人嘀咕著，這突如其來的陣雨若是落在水庫該有多好。曾幾何時，不只路人關心民生用水，就連全球產經新聞近日也關注台灣的嚴峻旱情，尤其是攸關半導體晶片生產的竹科、中科與南科，鄰近水庫的即時水情更是動見觀瞻，唯恐缺水將影響製程，讓晶片缺貨更加惡化。

晶片是積體電路成品的別稱，依功能可區分為處理器晶片、記憶體晶片、系統晶片、特定用途晶片等，應用非常廣泛，幾乎涵蓋了任何需要運算、存取、通訊、感測、顯影等功用的電子裝置。

六十年前，時尚雜誌《生活》報導了仙童半導體所開發的晶片，內含四顆可開關、放大和改變電流的電晶體，而今晶片已可塞入數百億顆電晶體。仙童半導體更輕薄的電子元件，當年曾協助阿波羅登月計畫，而今人人隨身的智慧型手機，運算力已遠勝阿波羅十一號登月時所使用的電腦。

高登．摩爾（Gordon Moore）是仙童半導體的創始員工，後來共同創辦了英特爾。他觀察到晶片裡的電晶體個數，在時間軸上呈現指數增長的趨勢。初期成長每年倍增，而從七○年代起，一顆晶片所能容納的電晶體個數每兩年倍增，這就是著名的摩爾定律（Moore's law）。儘管近年來元件愈做愈小，製程挑戰愈來愈大，但藉由極紫外光微影及三維晶片堆疊整合等技術克服難關，柳暗花明又一村，摩爾定律大致持續守恆至今，著實令人讚嘆。

隨著晶片內電晶體數量的指數增長，其單位價格也呈現指數衰減的趨勢。如果汽車工業維持類似的發展趨勢，股東會紀念品可能就是一部超跑了。倍數增長的威力後勁十足，假設存款一千元，每兩年倍增一次，經過六十年卅次倍增，存款就超過一兆元。而且只要再兩年，就可超過兩兆元，兩年間存款增量相當於先前累積數十年的總量。

另一方面，就經濟面考量的摩爾第二定律指出，晶片設備成本大約每四年倍增。五十幾年前英特爾草創時，一部晶片設備僅一萬二千美元，而今動輒上億美元。故當台積電和英特爾宣布將在亞利桑那州設廠時，投資金額皆以百億美元計。愈來愈高的資本支出，得靠相對增長的獲利才足以支撐，所幸兩國的護國神山都是勇冠群倫的佼佼者，相信必能再創高峰。

晶片是人類智慧的結晶，未來從奈米製程進階到次奈米或皮米等級時，恐將受制於原子大小的物理極限及市場規模的投資瓶頸。摩爾定律早晚走入歷史，但人類夢想的傳奇將永無止境。（作者為台灣大學資訊工程系教授）

今天是日本311海嘯大地震與福島核災十周年，2011年3月11日，我們共同目擊了現代最慘重的災難，而至今核災仍未停止。

近日時任首相菅直人所著《核災下的首相告白》：核電的安全神話瓦解，核電比較便宜的神話也同樣瓦解，整個國家也陷入了生存危機，日本過去經濟界不敢高調主張廢核或再生能源，但現在社會氛圍已稍有改變，願意投入再生能源相關事業的企業迅速增加了。

借鏡觀形日本的經歷，台灣目前也碰上了核能安全神話，在地小人稠的台灣，核能廠密集度卻很高，核一、核二廠中間有山腳斷層，核三廠下方有恆春斷層，#核四廠最靠近我們宜蘭，在距離核四發電機廠房1公里處有 #枋腳斷層、距1.5公里有 #屈尺斷層、距約2公里有 #貢寮斷層、#澳底斷層。

核四廠製造過程中不斷發生問題，及重大工安意外讓我們大略回顧一下：
2008年初台電違規自行變更設計達395處，其中反應爐緊急冷卻水道支架焊接工程未照原設計，若爐心漏水、冷卻水又故障無法補充，恐令大台北地區民眾暴露於輻射中。

2010年1月5日核四深夜火警，因現場堆放大量電纜線起火。

2010年3月31日測試階段的核四電廠一號機主控室發生火在，儀控設備中的不斷電系統(CVCF)故障失靈，當中四分之三的電容器、70片系統控制處理器被燒毀，緩衝異常電流的突波吸收器也盡數短路，主控室的顯示盤因此失去電力。

2010年5月27日核四工人使用吸塵器及毛刷清理不斷電系統電盤，產生靜電導致變阻器(MOV)燒損，主控室電路設備再度爆炸短路。台電封鎖消息，直到當年六月底媒體爆料曝光。

2010年7月7日核四主控室電纜鋪設設計錯誤，嚴重的話可能會引起控制系統訊號干擾，反應爐失控。台電承認錯誤表示會重新設計、鋪設。

2010年7月9日核四輸配送電的電路系統高溫燒毀，整個廠區長達28小時大停電，超過全世界核電廠最長廷店可應變時間。

2010年8月核四廠消安勤務工作招標，取消廠商的消安資格門檻，被環境保護聯盟質疑涉弊。

2010年9月12日核四廠再度走火。

2010年底原能會發現整個核四廠區的電纜鋪設設計都有問題，需要全廠重新設計、鋪設施工。

2011年1月核四廠商轉時程確定延後至2012年年底，第五度延期。

2011年1月底原能會發現核四廠區內有多處重要纜線被老鼠咬毀。

2011年3月審計部、原能會調查發現，台電刻意隱瞞、規避原能會定期檢查，擅自違法自行變更核四與安全有關設計高達七百多項，包刮美商奇異公司設計權限、攸關運轉核心的「核四廠核島區」設計。

2011年6月8日監察委員提案，糾正台電公司駐工地設計辦公室，自2007年初起，自行辦理設計變更案件高達1500餘件，且多數已施作完成。於2013年3月14日台電新聞稿表示“自行變更設計修改共1536項，經全數送請奇異公司審查後，其中僅46項需進一步補強，台電公司已依奇異公司之設計圖，將其中40件施作完成，且依既定品質、品保程序完成檢驗並結案，其餘6件將於近期施作。

今年2021年的8月，將展開「重啟核四」公投「以核養綠」核能至上，莫非人們把曾經發生過的災難，忘得一乾二淨，好像一切不曾發生過，輕視安全如無物，如此氛圍實在令人非常擔心。

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🔗新聞連結：https://csr.cw.com.tw/article/41876

#電源設計 #運算放大器OPA #電流感測放大器 #類比數位轉換器ADC #類比前端AFE

【精密量測電流】

電流感測電阻又稱作分流器，目的是測量電流；為避免對電流造成負面影響，其電阻值通常非常小，導致按比例所產生的電壓也相對小，不利後續類比數位轉換器 (ADC) 運作。因此，設計人員必須利用電路將此微弱電壓放大。

「電流感測放大器」是專用的運算放大器 (OPA)，額外增添雷射修整的精密電阻網路，再融入到裝置中設定增益值，可選擇是否在同一封裝內納入電流分流電阻；在高功率應用中，因為功率耗散會產生熱量，因而偏好採用外接分流電阻。

最常見的電流監測訊號鏈配置，含有分流電阻、類比前端 (AFE)、ADC 及系統控制器。諸如運算放大器或專屬電流感測放大器的 AFE，會將通過分流電阻而產生的微弱差動電壓，轉換成 ADC 可用的電壓。

可在寬幅共模範圍內測量「分流電阻」壓降的電流感測放大器，結合超低偏移電壓、極小增益誤差和高 DC 共模抑制比 (CMRR)，可實現超精密的電流量測準確度，適用於主動天線系統 mMIMO (AAS)、Macro 遠端無線電單元 (RRU)、48V 機架伺服器或商用網路／伺服器電源供應器。

延伸閱讀：
《INA290 超精密電流感測放大器》
https://www.digikey.tw/zh/product-highlight/t/texas-instruments/ina290-current-sense-amp?dclid=COiuxubBzusCFcaNvQod0T4LkQ

#德州儀器TI #INA290 #Digikey

來自德國的品牌BMC經常給用家扎實的感覺，實而不華。就像本次介紹的CS3合併擴音機，可以稱得上是一部「有音量控制的後级」，大家萬勿看小它，在4歐姆負戴下，每聲道輸出達350瓦，可不是一部普通的合併擴音機。為甚麼稱CS3為一部帶有音量控制的後級呢？這是因為廠方並没有為它配置前級放大線路，取而代之的是自家設計的DIGM系統(差動智慧增益控制)。CS3採用了大量廠方核心技術，如：LEF、CI、DIGM等等。LEF(Load effect free)可說是BMC在模擬放大領域的重點核心技術，簡單說此技術三大特點是，一：没有整體回輸；二：把電壓、電流分開處理，從而解決相位與反相電流的問題；三：在高功率運作時，仍維持單端放大。DIGM(Discrete Intelligent Gain Management)運作方法有別於一般擴音機，先把訊號大幅放大後，再進行衰減的音量調節方法，因這樣不多不少會造成失真，而此智能增益管理系統，講求精準，不會進行多於實際需要的增益，因而避免過度放大的噪音與失真。CI(Current injection)為保持訊號純淨，以低阻抗特别技術，把訊號本身的電流，直接送入放大電路。在供電部分，CS3亦較上代強化了，巨型2000W環牛及大量電解電容，令供電系統在負載時，電壓輸出仍保持穩定，低阻抗及線性，達到更寧静的效果。與此同時，恆定電流輸出達72A，峰值高呈250A，這就是CS3力量的泉源。