從量子理論、半導體材料與元件,一路走進晶圓製造、智慧工廠與產業人才需求。以高中物理為基礎,著重概念理解,協助學生建立完整的半導體學習地圖。
本課程以高中物理為基礎,順應半導體歷史脈絡,從量子理論與材料特性一路探索至元件原理、晶圓製造管理與產業現況;並著重直覺性的概念理解,無須繁複公式,帶領學生體會物理學家的思考方式與科技發展。
四大學習目標、三段課程路徑,從量子理論與原子結構,一路延伸到半導體元件、晶圓製造與 AI 物聯網產業應用。
了解量子理論的產生過程與主要觀念。
從量子理論理解半導體材料的獨特性質。
理解二極體、電晶體、積體電路、LED 與太陽電池等基本原理及製作方式。
理解半導體廠製造管理的重要概念與產業現況。
20 世紀初物理難題 → 原子結構 → 量子理論與電子軌域
晶體與能帶 → n/p 型半導體 → 元件與積體電路製程
半導體工廠 → 製造管理 → AI/物聯網 → 產業與人才
現有多元選修計畫書以 18 週安排課程內容與評量;以下保留完整週次,預設收合以降低頁面資訊密度。
針對本課程進行內容概要說明。
從古典物理無法解釋的現象,帶出量子化與波粒二重性的出現。
從實驗與波爾原子模型理解電子、原子核與原子光譜。
介紹德布羅伊假說、薛丁格方程式、能量量子化與量子態。
由氫原子推衍電子軌域與能階。
複習量子理論與原子結構,並進行學習成果評量。
介紹鍵結、晶體與非晶體的差異及晶體形成。
討論導體、半導體、絕緣體的能帶結構差異。
理解雜質對導電特性的影響,以及 n 型與 p 型半導體。
介紹二極體、電晶體、MOS、LED 與太陽電池的工作原理。
理解基本製程、積體電路微縮與高純淨製造環境。
針對材料、元件及製造基本原理進行複習與評量。
從製造流程、工廠環境一路理解半導體供應鏈。
從台灣與全球脈絡認識高科技製造與管理議題。
理解高度精密複雜的半導體製造管理。
認識資訊科技、物聯網與人工智慧在製造端的應用。
探討產業挑戰、人才需求與職涯發展。
複習半導體製造相關概念並進行學習成果評量。
本課程由國立陽明交通大學與世界先進積體電路股份有限公司合作設計,並邀請下列十所高中的物理教師組成諮詢小組,參與課程討論並提供意見。
(學校依正式名稱逐字比較筆畫數排序。)