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在科學研究的漫漫長路上，有一種堅持，足以穿越數十年的寂寞與不確定，最終引領科技走向嶄新的應用，為產業帶來深遠影響。清華大學賴志煌教授，一位在奈米薄膜材料領域深耕超過三十載的科學家，正是這樣一位典範。

賴教授的科學旅程始於當時一個「非主流」的選擇。當年攻讀史丹佛大學的博士學位時，最熱門的半導體研究領域，無非是矽基或三五族半導體，他卻毅然選擇了相對冷門的磁性材料。而今，磁性材料已是半導體領域的新興之星。被問及三十年前，如何能預測到今日的蓬勃發展？賴志煌靦腆一笑，他說，當年單純是因為敬佩指導教授羅伯特・懷特（Robert White）的研究風範，希望能與他合作，如此而已。但話鋒一轉，他也表示，選擇磁性領域並非全然是無心插柳。賴教授深知，在競爭激烈的熱門領域，要脫穎而出需要極其卓越；然而，若能在相對少人投入的領域深耕足夠長的時間，便能累積獨特優勢。他笑著引用台語諺語，畢竟「戲棚下站久了，就是你的。」謙遜之中，更多是歲月歷練出的堅定。

回台後，賴教授的研究核心便是磁性記憶體（MRAM）。二十多年前，這在台灣幾乎無人涉足。以致雖然他的研究極具學術新穎性，卻不受國際社會和業界關注。賴教授生動描述當時的尷尬處境，「磁性記憶體就好像百貨公司的來店禮，消費者會想要這個東西，但帶回家不一定真的會用。」回望當時的產業需求，就是客戶希望台積電擁有這項技術，實際上又不真的去應用。這段研究歲月雖然漫長而孤獨，也成了他潛心探研磁性材料的機會。

賴教授認為，磁性記憶體之所以需要更長時間的琢磨，在於它需要材料、物理和電機三種專業緊密結合。他就是靠著這樣的跨域思維，讓史丹佛大學的懷特教授點頭同意他加入實驗室。懷特是物理博士，卻曾任電機系主任，而賴志煌是他首位材料系學生。賴教授以材料科學家獨有的「缺陷」觀點，說動了這位傾向完美模型推理的物理學家。賴教授強調，物理學家常將事物視為完美模型，而材料學家則專注於尋找缺陷並從製程上改善。他認為，若無優良的材料與製程，再好的理論也難以實現元件的優越性。這段經歷不僅為他贏得了研究機會，也奠定了他後來主動修習電機與物理課程、與國內頂尖物理學家合作的基礎，共同攻克磁性記憶體在深層物理機制上的瓶頸。這種跨領域的整合能力，是日後成功的重要基石。

為了深入了解磁性記憶體的潛力，賴教授甚至讓學生研究競爭對手「電阻式記憶體」（RRAM）的長處。他發現電阻式記憶體因與現存產品有相似的結構，業界更容易理解和量產。相比之下，磁性概念較為抽象，難以快速彰顯其價值。然而，深入比較後，賴教授堅信磁性記憶體雖進入門檻高，一旦突破，便能真正領先。

經過漫長的累積與堅持，磁性記憶體終於在近年獲得全球半導體產業的矚目。2021年，台積電正式將磁性記憶體導入產線。這不僅是重要的「宣示性」指標，更代表終端客戶開始認識到，在某些特定應用場景下，磁性記憶體是不可或缺的解決方案，補足現有記憶體技術的不足。

磁性記憶體相較於傳統揮發性記憶體，具有多項顛覆性優勢。首先是它的「非揮發性」，即便斷電也能永久保存資料。如同地磁般，磁性記憶體「0與1」的狀態不會因電力中斷而消失。其次，磁性記憶體節能省電，與傳統的動態隨機存取記憶體(DRAM)需要持續充電，以防資料流失的機制截然不同，可大幅降低待機功耗，對手機這類依賴長待機時間的行動裝置尤為關鍵。再者，磁性記憶體耐高溫，讓它能在更惡劣的環境下穩定運作，例如BMW賽車已廣泛採用磁性記憶體，也逐漸導入高階汽車的無人駕駛運算，以應對嚴苛的車載環境。歷史上，美國軍方最早因外太空的發展而研究磁性記憶體，應用於低軌道衛星等極端環境，穩定性可見一斑。最後，也是最前瞻的應用之一，是它在「記憶體內運算」的潛力。磁性記憶體能在記憶體內部直接執行運算，減少資料在記憶體與CPU／GPU之間頻繁傳輸所耗費的能源與時間，且能即時保存運算結果，這對AI運算與邊緣裝置的發展有劃時代的意義。這些獨特優勢，讓它成為現有記憶體技術缺少的重要拼圖，開創未來運算架構的關鍵技術。

賴志煌教授於美國史丹佛大學取得材料科學與工程博士學位後，於1998年返國加入清華大學材料系，除了發展磁性記憶體，也深入研究「奈米薄膜材料」。在美國求學期間，因為人工成本高昂，賴教授養成了一遇到設備故障就親自修理的習慣。這使得他能深入了解濺鍍設備的內部構造與運作原理，不僅停留在材料與製程層面。2008年發生金融海嘯，矽晶圓的價格飆升，促使他思考薄膜太陽能技術的潛力。他發現，薄膜太陽能電池的核心技術同樣是奈米薄膜鍍膜，這與他擅長的領域高度契合。

當時，美國許多從磁碟片公司出來的資深工程師，積極成立薄膜太陽能的新創公司，他決心在台灣引入這項技術。薄膜太陽能相較於傳統矽晶太陽能電池，有多項優勢。第一個是輕薄可彎曲，薄膜極薄，若鍍在可撓式基板（如不鏽鋼）上，可彎曲使用於車身、無人機等矽晶太陽能電池難以應用的場景。其次，特別是CIGS（銅銦鎵硒）薄膜太陽能，較不易因局部髒污而過熱現象，減少了矽晶太陽能板因發熱導致的潛在風險，提升了安全性。

然而，薄膜太陽能技術雖在國際上持續發展，台灣卻遭遇嚴峻挑戰。儘管台灣曾有上百家公司投入，甚至台積電、友達等大型企業也曾涉足，但最終都不敵中國政府大量補貼矽晶太陽能所創造的競爭力，被迫退出。台灣最後一家CIGS薄膜太陽能公司已於去年初關閉。賴教授做出艱難決定，結束了該領域的研究。他說明，在台灣，研究若無產業的支撐，即使研究成果已領先世界，也無以為繼。雖然可惜，但他強調研究必須與產業結合。這段經歷讓賴教授對科技發展有了更深層的體悟：單純的技術突破並不足以成功，還需考量國家政策、市場競爭與成本效益，才能真正讓研究成果發光發熱。

在研究薄膜太陽能的過程中，賴教授與上銀集團的合作，留下一段令人難忘的故事。為了解決濺鍍法轉換效率不如蒸鍍法的瓶頸，賴教授及其團隊，在短短三個月內，展現了超乎想像的執行力。當時，上銀總裁提出挑戰，希望團隊能在量產技術上，藉由蒸鍍法的經驗，突破效率的極限。面對時間壓力與技術難題，賴教授與東華大學合作，採取了如同「接力賽」般的實驗模式：白天在花蓮完成第一層薄膜鍍膜，立即經貨運由火車將樣品送回新竹，由另一組學生在深夜接手完成第二層，再由第三組學生在凌晨完成量測。這樣24小時不間斷的「分組接力」實驗，讓他們成功在量產規模下，將大面積薄膜太陽能板的轉換效率做到全世界最高。儘管最終未能改變台灣薄膜太陽能產業的命運，但這份對極致的追求和團隊克服困難的決心，讓他雖遺憾卻也無愧初心。

這份對「奈米薄膜鍍膜技術」的深刻掌握，源自他在美國練就了自行拆修設備的本領，這讓他不僅懂製程，更深入了解機器的原理。回台灣後，他的實驗室超過八、九台的鍍膜設備，都是他與廠商共同設計，甚至連廠商都驚訝於他對細節的了解。這些設備不僅是全台第一台，也是後來許多實驗室購買機器的原版。他對設備的理解，如同建築師對建築結構的洞察，讓他能完美轉化理論為製造，確保研究成果能從實驗室走向產業，成為薄膜領域少數同時精通材料、製程與設備的專家。

賴教授也深入鑽研濺鍍原物料「靶材」的特性，以精準掌握濺鍍技術。靶材是濺鍍成薄膜的原料，研究團隊與台灣靶材供應商（如光洋科）合作超過二十年，他發現，靶材品質直接影響薄膜性能，因此他從元件端的數據反饋，協助靶材廠商調整製程與成分，共同開發出新材料。這種從上游材料、設備到製程，乃至最終元件的全面性掌握，是大多數薄膜研究者難以企及的特色，也因此讓他的研究成果更具產業應用價值。賴教授認為，台灣半導體產業的成功，正是源於這種跨領域的深耕與合作。就像磁性記憶體需要材料、物理和電機的結合，半導體產業的發展也匯聚了電機、材料、化工、物理乃至數學等各領域專家的努力，這種多元整合的模式正是台灣科技產業屹立不搖的關鍵。

賴教授在史丹佛求學時，深受師長啟發，意識到工程領域的研究，最終必須思考其實用價值。研究必須能實質貢獻產業，甚至催生成功的新創公司。當他擔任工學院院長，常勉勵年輕老師，不要只是「把研究經費變成論文」，更要思考如何讓「論文成果轉回來變成研究經費」。這裡的金錢超越了個人利益，而是鼓勵研究者們鏈結技術與產業，推動產業升級。

賴教授不斷強調，「沒有奇蹟，只有累積」。他認為，許多重要的科學發展，並非一蹴可幾的幸運，而是長時間、專注的投入與積累。年輕世代可能期望研究能快速獲得回報，但他以自身經驗指出，很多時候，當下的投入可能沒有明確的短期目的，但只要「沉得住氣，投入自己覺得值得的領域，做足夠長時間的累積」，最終將有成果，儘管時間長短因人而異。這種持續努力、積極應對挑戰的心態，以及轉化研究成果成為實用價值的堅持，正是他對後輩最深切的期許。

賴志煌教授的科學旅程，是一部關於堅持、探索與突破的史詩。他不僅在奈米薄膜與記憶體領域取得了卓越成就，更以其獨特的思維和對產業的深刻理解，為台灣的科技發展樹立典範。如同世界上那些偉大的科學發現，沒有一個不是來自於對知識的好奇、對挑戰的勇氣，以及對實際應用價值的不懈追求。