宾夕法尼亚州立大学与台湾国立中山大学合作：推动半导体技术与光子学的未来

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宾夕法尼亚州立大学（2024USNews美国大学排名：60）与台湾国立中山大学合作：推动半导体技术与光子学的未来

2024年5月31日，宾夕法尼亚州立大学（Penn State）与台湾国立中山大学（NSYSU）宣布了一项重要合作，旨在共同开发专注于半导体技术和光子学的教育和研究项目。这一合作不仅标志着两所大学在科技领域的紧密联系，也为全球半导体和光子学研究注入了新的活力。

合作背景与谅解备忘录的签署

宾夕法尼亚州立大学工程学院与中山大学工程学院及半导体与先进技术研究学院在2024年4月初签署了一份谅解备忘录（MOU）。这一备忘录的签署标志着两所大学将在多个方面展开深入合作，包括专业培训项目、师生交流、联合研究项目和教育项目、研究材料和信息的交流以及联合研讨会和学术活动等。

此次合作的讨论始于中山大学光电系林宗贤教授作为访问学者到访宾夕法尼亚州立大学期间，并在2023年宾夕法尼亚州立大学访问中山大学时进一步得到双方领导的支持。为了庆祝MOU的签署，双方于2024年5月14日至15日在台湾高雄举办了半导体技术和光子学研讨会，汇集了两所大学的研究人员、工业代表和其他相关方，讨论该领域的最新进展和未来趋势。

半导体技术与光子学的合作前景

半导体技术和光子学是现代科技发展的重要领域，涉及到从计算机芯片到光通信的广泛应用。宾夕法尼亚州立大学和中山大学的合作将通过多种方式促进这一领域的发展。例如，双方将共同开发新的半导体材料和器件，探索光子学在通信和传感器中的应用，并通过联合研究项目推动技术的商业化。

此外，宾夕法尼亚州立大学还将推出为期一年的半导体技术硕士项目，首批学生将于2024年秋季入学。这一项目将为学生提供深入的理论知识和实践经验，帮助他们在半导体行业中取得成功。

全球科技合作的典范

宾夕法尼亚州立大学与中山大学的合作不仅是两所大学之间的合作，更是全球科技合作的一个典范。通过跨国界的合作，双方可以共享资源、互补优势，共同应对科技领域的挑战。例如，宾夕法尼亚州立大学在半导体材料和器件研究方面具有丰富的经验，而中山大学在光子学和光通信方面有着深厚的积累。通过合作，双方可以在各自的优势领域中取得更大的突破。

这一合作也得到了全球科技界的关注。例如，2024年6月7日，量子计算公司Quantinuum宣布推出一款拥有56个离子阱量子比特的量子计算机H2-1。这一计算机由Quantinuum和摩根大通的联合团队测试，通过运行随机电路采样算法，实现了比传统超级计算机低30000倍的功耗，并比谷歌2019年的类似测试提高了100倍。Quantinuum还完成了一轮由摩根大通主导的3亿美元股权融资，使公司自成立以来的总融资额达到约6.25亿美元。

此外，罗切斯特大学激光能量实验室完成了一项耗资4600万美元的建筑扩建项目，法国Exosens公司在巴黎泛欧交易所通过私募方式启动了首次公开募股，IBM与Pasqal公司合作开发量子中心超级计算机，AIXTRON公司在意大利都灵附近收购了一处生产基地。这些全球科技界的动态都表明，科技合作和创新是推动行业发展的重要力量。

宾夕法尼亚州立大学的半导体技术硕士项目

宾夕法尼亚州立大学的半导体技术硕士项目是此次合作的重要组成部分。该项目将为学生提供深入的理论知识和实践经验，帮助他们在半导体行业中取得成功。2024年1月12日，宾夕法尼亚州立大学的研究人员展示了一种使用二维材料进行三维集成的新方法。这项进展解决了在越来越小的区域内容纳更多晶体管的挑战，这是半导体行业面临的关键问题。

研究人员使用二维半导体制造的二维晶体管，在大规模上实现了半导体的三维集成，使电子设备可能变得更智能和多功能。根据摩尔定律，芯片上的晶体管数量每两年将翻一番，但这一过程有其极限。宾夕法尼亚州立大学的专家提出了一种解决方案，即将三维集成与二维材料平滑结合。三维集成指的是垂直堆叠多个半导体组件，这不仅使得在计算机芯片上容纳更多硅基晶体管变得更容易，还使得在堆栈的不同层中使用二维材料制造的晶体管来实现不同功能成为可能。

研究人员通过单片三维集成展示了实现“更多摩尔”和“超越摩尔”的实际方法。单片三维集成提供了最高密度的垂直连接，因为它不依赖于两个预先图案化芯片的结合。研究还表明，二维材料可以承受所需的工艺温度，使得单片三维集成成为可能。研究人员使用过渡金属二硫化物（一种二维半导体）制造二维晶体管，首次在如此大规模上实现了单片三维集成。三维集成通过垂直堆叠设备，减少了设备之间的距离，从而减少了延迟和功耗。研究得到了美国国家科学基金会和陆军研究办公室的支持。

高雄研讨会：交流与合作的平台

为了庆祝MOU的签署，宾夕法尼亚州立大学和中山大学于2024年5月14日至15日在台湾高雄举办了半导体技术和光子学研讨会。此次研讨会汇集了两所大学的研究人员、工业代表和其他相关方，讨论该领域的最新进展和未来趋势。

研讨会的主题涵盖了半导体技术和光子学的多个方面，包括新材料的开发、器件的设计与制造、光通信技术的应用等。与会者不仅分享了各自的研究成果，还就未来的合作方向进行了深入探讨。例如，台积电（TSMC）在北美技术研讨会上展示了其最新的半导体工艺、先进封装和3D IC技术，这些技术将通过硅领导力推动下一波AI发展。

TSMC A16技术结合了领先的纳米片晶体管和创新的背面电源轨解决方案，计划于2026年投产，显著提高逻辑密度和性能。TSMC还介绍了其晶圆级系统（TSMC-SoW）技术，这是一种创新解决方案，在晶圆级别上带来革命性性能，同时满足未来超大规模数据中心的AI需求。A16技术结合了TSMC的超级电源轨架构和纳米片晶体管，计划于2026年投产。与TSMC的N2P工艺相比，A16在相同电压下提供8-10%的速度提升，在相同速度下减少15-20%的功耗，并提高1.10倍的芯片密度。

TSMC还宣布了N4C技术，这是N4P技术的扩展，计划于2025年量产。TSMC的CoWoS技术通过在一个中介层上并排放置更多处理器核心和高带宽内存（HBM）堆栈，成为AI革命的关键推动力。TSMC的SoIC技术已成为3D芯片堆叠的领先解决方案，客户越来越多地将CoWoS与SoIC和其他组件配对，以实现最终的系统级封装（SiP）集成。TSMC还在开发紧凑型通用光子引擎（COUPE）技术，以应对AI繁荣带来的数据传输量激增。TSMC计划在2025年将COUPE技术用于小型可插拔设备，并在2026年将其集成到CoWoS封装中。

结论

宾夕法尼亚州立大学与台湾国立中山大学的合作不仅是两所大学之间的合作，更是全球科技合作的一个典范。通过跨国界的合作，双方可以共享资源、互补优势，共同应对科技领域的挑战。此次合作将通过多种方式促进半导体技术和光子学的发展，包括专业培训项目、师生交流、联合研究项目和教育项目、研究材料和信息的交流以及联合研讨会和学术活动等。

这一合作也得到了全球科技界的关注，标志着科技合作和创新是推动行业发展的重要力量。宾夕法尼亚州立大学的半导体技术硕士项目将为学生提供深入的理论知识和实践经验，帮助他们在半导体行业中取得成功。高雄研讨会为双方提供了一个交流与合作的平台，进一步推动了半导体技术和光子学的发展。

总之，宾夕法尼亚州立大学与台湾国立中山大学的合作将为全球半导体和光子学研究注入新的活力，推动这一领域的未来发展。