原创 纳米科技路迢迢目前全球各国仍处研发阶段

2003年12月美国总统布希签署联邦研发法，未来4年将投入37亿美金在纳米科技研发。其实从2000年美国总统克林顿(Clinton)宣布『国家纳米计划』(National Nanotech Initiative)以来，美国政府已经投入大约20亿美元在纳米技术的计划上。宣称自由经济的美国，在纳米科技的趋势下，美国政府仍积极地投入大量资金，以期取得技术领先并在未来纳米科技时代占有一席之地。除了美国外，世界各国都投入了大量资金在纳米科技产业上，显示出纳米科技的重要性及策略地位。图1显示2000年开始全世界政府就十分积极投入，2002年已经超过20亿(美金／每年)。而日本在2002年之投资额7亿5,000万美金也略超过美国的投资，显示其企图心十分强烈。

世界各国积极推动纳米科技

美国分五大领域推动纳米科技

美国是由国家纳米技术推动计划(NNI)所推动，分为5个工作领域：(1)基础研究、(2)创新性应用项目、(3)成立10个纳米中心和网路、(4)基础设施、(5)人员教育与培训、研究纳米技术所引起的伦理、法律及社会问题。而新的法案签署之后，布希总统将启动一个长远的国家纳米技术研究计划(NNPR)以取代由柯林顿政府发起、将要结束的国家纳米技术促进计划(NNI)。根据法案内容，NNRP是一个机构间共同合作的计划，将投入资源在长期的纳米研究工作，其相关领域有材料与制造业、纳米电子学、医药保健、环境、能源、化学、生物技术、农业、资讯科技和国家安全等领域。 欧盟5年投入13亿欧元

欧盟在2002-2006年将投入13亿欧元的资金，支持欧盟各国在纳米技术、智慧型材料和新制程方面的研究，期望在10年内，以纳米科技带动欧洲科技的起飞。其研究重点包括(1)长期跨学科综合研究、(2)纳米生物技术、(3)合成纳米结构材料和组件之工程技术、(4)开发研究设备和控制仪器、及(5)卫生健康、化学、能源、光学和环境等领域之应用技术。

欧洲各国包括奥地利、比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、爱尔兰、义大利、荷兰、葡萄牙、西班牙、瑞典和英国，几乎全投入纳米科技的研发。英国在纳米科技的投入目前有点落后，大部分是因为英国政府没有激励研究学者将研究工作商业化。除此之外，经费也是一个问题，未来5年纳米科技仅有2,000万美金的研发预算。但此情形在英国纳米应用科技顾问小组的建议下，可能有所改变。英国贸工部机要秘书Patricia Hewitt表示，英国政府将全心发展纳米科技，预计每年将投入3,000万英镑进行纳米科技研发，并积极促成Oxford、Cambridge、Newcastle等大学之间的合作。她也表示在各国争相投入纳米科技研发之下，英国企业必须擅用当地雄厚的研发实力全力投入开发。

德国是其中投入最早和投入经费最多的国家，为加速研究成果商业化，联邦教育科研部(BMBF)决定以科研专款1．5亿马克，结合业界资源，于1999-2003年间投入5大领域研发，包括超薄功能层、横向纳米结构、超精细表面加工、纳米结构分析技术和纳米材料／分子结构设计。目前德国已经约有100家以上的的公司进行纳米科技的研究。

瑞士自2001年起开始执行『Top Nan021』计划。法国则于2003年编列2,430万欧元推动『Nanostructured Materials』、『NOI(Individual Nano-Object)』、『RMNT (French Network in Micro/Nanotechnologies)』等三大计划。义大利资助微影成像实验室(LILIT)250万欧元，进行3年的研究计划。LILIT小组成员专精在X光微影成像术、电子束微成像、聚焦离子束微影成像、密触版印以及原址微影成像等技术方面。

日本重视纳米材料研发

日本长期以来自认是一个资源不丰富的国家，所以特别重视材料研究和应用，因此在纳米科技研究这一环尤其重视材料纳米研究，日本政府的大型材料纳米技术研究专案计划内容包括(1）精密高分子技术、（2）纳米玻璃技术、(3)纳米金属技术、(4)纳米粒子的合成与机能化技术、(5)纳米涂覆技术、(6)纳米机能合成技术、(7)纳米量测平台技术、(8)纳米技术知识的架构化等8个计划。计划规模庞大，不仅是开发优异材料，更重要是建构材料开发平台。

日本之纳米科技研发主要由经济产业省、科技厅、文部省和各大公司主导。在2000年成立『纳米技术研发战略推进会议』，制订国家纳米技术研发策略，并将纳米技术与资讯科技、生物技术和环保科技并列为科学技术重点领域。在经费投入方面，2001年国立研究试验机关之纳米研发经费为117亿日圆，独立行政法人为295亿日圆。2002年日本政府之纳米科技经费预估可达746亿日元，而在其第二个五年之基础科学与技术计划(Basic Science and Technology Plan)的四个最高优先领域中，其一与美国相同列为较高优先者便是纳米科技与材料(Nanotechnology and Materials)。由于纳米技术为下世代产业革命的基础技术，日本纳米技术发展战略以三类研发项目为重点，包括(a)5-10年后实用化和产业化之研发、(b)展望10-20年后技术挑战之研究项目，以及(c)个人独创型的萌芽研究项目。

韩国10年投入20亿美金

韩国政府宣布在2001-2010年的10年间投入2,391兆韩圜(约20亿美元)于纳米科技的研发，政府投入在纳米科技的研发经费，2002年的2,030亿韩圜与2001年1,052亿韩圜比较，成长约93．1％，发展重点聚焦于兆元级积体电子元件、平面显示器、Spintonic／MRAM元件及MolecularDevices为主。韩国政府并将配置3亿8,000万美元(全国纳米科技经费的19％)于国家纳米产业化计划，其中包括了产业研发基金与创投基金。根据2002年韩国专利局报导，纳米科技专利应用数目无论在国内或国外都呈现大幅成长，纳米科技专利数量首为LG，次为三星SDI，第三位为ILJIN Nanotech。

2008年台湾纳米技术相关产值达3,000亿台币

台湾的纳米计划从2002年开始至2007年共编列预算192亿新台币，纳米科技计划规划范围包括学术卓越、产业化技术、核心设施建置与分享运用、人才培育等四项分项计划。学术卓越分项计划有(1)纳米结构物理、化学与生物特性之基础研究、(2)纳米材料之合成、组装与制程研究、(3)纳米尺度探测与操控技术之研发、(4)特定功能纳米元件、连线、介面与系统之设计与制造、(5)微／纳米尖端机械与微机电技术发展、(6)纳米生物技术。

产业化技术分项计划有(1)纳米材料与制程技术、(2)纳米电子技术、(3)纳米显示器材料与元件技术、(4)纳米光通讯技术、(5)纳米构装技术、(6)纳米储存技术、(7)纳米能源应用技术、(8)基础产业纳米应用技术、(9)纳米生技应用技术等9项。

在纳米产业发展上，经济部预估2008年，台湾相关产业运用纳米技术的产值将达3,000亿元新台币以上，衍生产值约为9,357亿元新台币；其中电子产业之产值为2,000亿元新台币，衍生产值高达5，000亿元台币。半导体进入90纳米、65纳米后，其产值预估2008年将达1,959亿元新台币；衍生产值则高达3,919亿元新台币。

大陆纳米材料研究跻身世界殿堂

大陆自1985年开始进行扫描型探针显微镜以及相关纳米级材料的研发，其中纳米材料的研究堪称世界水准，尤以2000年中国科学院的物理学研究所发表全球最细纳米碳管(0．33nm Carbon Nano Tube)的制法，获得世界的肯定。中国大陆预计在2001-2005年中投入20亿元人民币来执行纳米科技的相关计划。其中国家发展计划委员会4亿元、科学技术部10亿元、国家发展计划委员会4亿元、中国科学院3亿元、国家科学基金委员会2亿元和教育部1亿元。上海市是大陆民间企业投资纳米科技的典范，上海市政当局在2001年设立『纳米科技产业促进中心』，目的是促进纳米科技的研发及商业化的脚步。在2002年5月前，约300家大陆民间企业公司从事纳米科技或产品开发，其投资总额约30亿人民币。中国大陆的企业与大学之间的纳米产学共同研究十分密切，约有50多家的大学设有纳米科技的研究团队，其中以清华大学、北京大学及复旦大学最具领导地位。

全球纳米公司超过1，000家

纳米应用技术如果分为纳米材料、纳米工具、纳米元件及纳米生技四类，那么全球大约有30％的纳米材料公司、32％的纳米生技公司、25％的纳米工具公司及10％的纳米元件公司。全球纳米公司自1990年以后急速增加，由Nanoinvestor的网站统计来看，目前全球约有600多家的纳米公司，但国科会科资中心调查台湾目前的公司，已经将近200多家进行纳米的研究或拥有纳米的产品，而大陆的纳米公司也有200多家，因而全世界如果考虑地方性的小公司，目前应该早已超过1,000家以上。全球纳米的产值2002年约有864亿美金，预估2006年将有1,350亿美金。

纳米材料以涂料的产值为最大

纳米材料2002年全世界约有218亿美金的产值，其主要的产值是在涂料方面约有120亿美金，而碳黑(carbon black)也约有70亿美金，纳米粉体则有5亿美金的户值；虽然炙手可热的纳米碳管及纳米复合材料仅各有1,000万美金产值左右,但其年复合成长率预估超过200％以上，是属于成长快速的纳米材料。

半导体制程带动纳米工具进步

纳米工具包含生产和测试设备，也包括具有纳光级的精确或解析度的分析仪器。如制程设备有：光刻蚀刻设备、研磨设备、化学沉积、溅镀及离子植入设备，而分析设备则有电子显微镜、薄膜测量、原子及分子级测量设备。2002年相关的半导体产值约140亿美金，半导体的制程在迈入90纳米甚至65纳米时，其制程设备的能力也需跟着提升，目前台积电、联电、IBM、Intel等厂商都已进入了90纳米量产的制程，而其高阶的65纳米的制程也是如火如荼地进行。分析设备除电子显微镜外，原子力显微镜不论是在生命科学或材料科学都是一个很重要的研究分析工具。

MRAM的前景看好

纳米元件在2002年的产值约266亿美金，其中巨磁阻(GMR)的硬碟约218亿美金；雷射二极体约47亿美金；OLED约1亿美金；场发射显示器则小于1，000万美金。巨磁阻的应用除了硬碟应用外，其他相关的应用如MRAM及GMR感测器，也在积极的发展中。MRAM的优点是在低耗电率，具有SRAM的高速、DRAM的高储存密度及拥有FLASH Memory的非挥发性(non-volatility)，因而可以取代Flash Memory、SRAM和DRAM。目前如Motorola、HP和IBM都在积极研发此一技术，台积电也与工研院积极合作开发此技术。MRAM约比一般DRAM快30倍，更进一步可将MRAM与CPU植入同一晶片，那么未来的PDA或手机将可以具有电脑的强大功能，却不需要硬碟。

纳米技术逐渐深入显示器技术

OLED是一个新兴的平面显示器技术，2002年全球的平面显示器市场约有300亿美金，预计将以倍数成长直到2006年止。LCD是目前平面显示器的主流，但在LCD迅速取代CRT的同时，OLED与FED渐渐成为LCD的潜在威胁者。与FED不同的是，OLED已经有其产品陆续进入市场，如手机、电视、数位相机等，杜邦、HP、IBM、Kodak、Philips、Samsung和Sony都是OLED主要的技术竞争者。台湾主要的OLED生产者是铼宝科技，2003年的营收也将近17亿新台币以上，产品主要是应用于手机的面版。OLED的竞争优势在于不需背光板、更低的耗电、更薄的尺寸、更轻的重量及更广的视角，除此之外更可使用在塑胶底材上，但其寿命的可靠度却是一直为人所诟病的，也是未来发展重要的挑战。FED是场发射显示器，利用电场发射电子，但不需要所谓的阴极射线管。其具有传统CRT广视角、快速反应及色彩鲜艳的好处，和OLED相比，FED不怕环境的恶劣，如温度等。目前的主流是CNT-FED， 日本的伊势电子所拥有40寸的Prototype，是目前最大的场发射显示器，并且期望在2004年生产平面电视。我国工研院也在大型展览会场展出过其10寸的Prototype。

半导体雷射二极体的制作，属于多层膜之结构，每层膜的厚度通常在100纳米以下，并且在量子井的结构中，障壁(barrier)的厚度仅有几个纳米的厚度。量子点雷射是新墨西哥大学所研发的，以技术移转方式成立第一家量子点雷射公司—Zai Laser，除了雷射外，Zai Laser也将此技术整合至通讯及医学的应用。除此之外，单电子元件是许多专家所努力的方向，其制作方法也会由目前的半导体蚀刻方法改为自组装的方法，但要将单电子元件商业化可能还得等10年以上。

纳米生技目前产值不大

纳米生技2002年产值约为33亿美金，预期2006年的产值将会达到76亿美金。生物晶片2002年约有11亿美金的产值，主要是应用于基因检测及分析方面。除此之外，药物传输(DrugDelive叻、微脂体、纳米胶囊、组织工程(TissueEngineering)等技术也都蓬勃发展中。