KAIST 告三星、高通侵犯其FinFET 專利，台積電、蘋果也躺槍？

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南韓媒體朝鮮日報、東亞日報1 日報導，南韓科學技術院（KAIST）專利管理子公司KAIST IP 於11 月30 日向德州聯邦地方法院提起專利侵權訴訟，控告三星電子、高通（Qualcomm）和格羅方德（GlobalFoundries）擅自盜用其所擁有的「FinFET」技術專利，要求支付專利使用費。

KAIST IP 指出，「長期以來持續和三星就支付使用費一事進行協商，不過三星全面拒絕，導致協商破裂。

且除了三星、高通和格羅方格之外，今後也計劃對台灣台積電、蘋果（Apple ）提告」。

KAIST IP 表示，三星、格羅方格、台積電使用FinFET 技術生產、販售手機晶片，但卻不支付使用費。

三星、格羅方格供應晶片給高通，台積電則幫蘋果生產iPhone 用晶片。

據報導，三星關係人士表示，「目前正在掌握訴狀內容。

三星從2000 年代初期就研發3D 半導體技術，並擁有FinFET 技術相關的自家專利」。

KAIST的FinFet專利問題

談及專利之前，我們先說一下這個技術，首先要了解一下什麼是Fet。

FET 的全名是「場效電晶體（Field Effect Transistor，FET）」，先從大家較耳熟能詳的「MOS」來說明。

MOS 的全名是「金屬－氧化物－半導體場效電晶體（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）」， 構造如圖一所示，左邊灰色的區域（矽）叫做「源極（Source）」 ，右邊灰色的區域（矽）叫做「汲極（Drain）」，中間有塊金屬（紅色）突出來叫做「閘極（Gate）」，閘極下方有一層厚度很薄的氧化物（黃色），因為中間由上而下依序為金屬（Metal）、氧化物（Oxide）、半導體（Semiconductor），因此稱為「MOS」。

MOSFET 的工作原理與用途

MOSFET 的工作原理很簡單，電子由左邊的源極流入，經過閘極下方的電子通道，由右邊的汲極流出，中間的閘極則可以決定是否讓電子由下方通過，有點像是水龍頭的開關一樣，因此稱為「閘」；電子是由源極流入，也就是電子的來源，因此稱為「源」；電子是由汲極流出，看看說文解字里的介紹：汲者，引水於井也，也就是由這裡取出電子，因此稱為「汲」。

當閘極不加電壓，電子無法導通，代表這個元件處於「關（OFF）」的狀態，我們可以想像成這個位元是0，如圖一（a）所示；

當閘極加正電壓，電子可以導通，代表這個元件處於「開（ON）」的狀態，我們可以想像成這個位元是1，如圖一（b）所示。

MOSFET 是目前半導體產業最常使用的一種場效電晶體（FET），科學家將它製作在矽晶圓上，是數位訊號的最小單位，我們可以想像一個MOSFET 代表一個0 或一個1，就是電腦里的一個「位元（bit）」。

電腦是以0 與1 兩種數位訊號來運算；我們可以想像在矽晶片上有數十億個MOSFET，就代表數十億個0 與1，再用金屬導線將這數十億個MOSFET 的源極、汲極、閘極連結起來，電子訊號在這數十億個0 與1 之間流通就可以交互運算，最後得到使用者想要的加、減、乘、除運算結果，這就是電腦的基本工作原理。

晶圓廠像台積電、聯電，就是在矽晶圓上製作數十億個MOSFET 的工廠。

閘極長度： 半導體製程進步的關鍵

在圖一的MOSFET中，「閘極長度（Gate length）」大約10納米，是所有構造中最細小也最難製作的，因此我們常常以閘極長度來代表半導體製程的進步程度，這就是所謂的「製程線寬」。

閘極長度會隨製程技術的進步而變小，從早期的0.18微米、0.13微米，進步到90納米、65納米、45納米、22納米，到目前最新製程10納米。

當閘極長度愈小，則整個MOSFET就愈小，而同樣含有數十億個MOSFET的晶片就愈小，封裝以後的積體電路就愈小，最後做出來的手機就愈小囉！。

10納米到底有多小呢？細菌大約1微米，病毒大約100納米，換句話說，人類現在的製程技術可以製作出只有病毒1/10（10納米）的結構，厲害吧！

註：製程線寬其實就是閘極長度，只是圖一看起來10 納米的閘極長度反而比較短，因此有人習慣把它叫做「線寬」。

FinFET 將半導體製程帶入新境界

MOSFET 的結構自發明以來，到現在已使用超過40 年，當閘極長度縮小到20 納米以下的時候，遇到了許多問題，其中最麻煩的是當閘極長度愈小，源極和汲極的距離就愈近，閘極下方的氧化物也愈薄，電子有可能偷偷溜過去產生「漏電（Leakage）」；

另外一個更麻煩的問題，原本電子是否能由源極流到汲極是由閘極電壓來控制的，但是閘極長度愈小，則閘極與下方通道之間的接觸面積（圖一紅色虛線區域）愈小，也就是閘極對通道的影響力愈小，要如何才能保持閘極對通道的影響力（接觸面積）呢？

因此美國加州大學伯克萊分校胡正明、Tsu-Jae King-Liu、Jeffrey Bokor 等三位教授發明了「鰭式場效電晶體（Fin Field Effect Transistor，FinFET）」，把原本2D 構造的MOSFET 改為3D 的FinFET，如圖二所示，因為構造很像魚鰭，因此稱為「鰭式（Fin）」。

由圖中可以看出原本的源極和汲極拉高變成立體板狀結構，讓源極和汲極之間的通道變成板狀，則閘極與通道之間的接觸面積變大了（圖二黃色的氧化物與下方接觸的區域明顯比圖一紅色虛線區域還大）。

這樣一來即使閘極長度縮小到20 納米以下，仍然保留很大的接觸面積，可以控制電子是否能由源極流到汲極，因此可以更妥善的控制電流，同時降低漏電和動態功率耗損，所謂動態功率耗損就是這個FinFET 由狀態關變開（0變1）或開變關（1變0）所消耗的電能，降低漏電和動態功率耗損就是可以更省電的意思囉！

掌握FinFET 技術，就是掌握市場競爭力

簡而言之，鰭式場效電晶體是閘極長度縮小到20納米以下的關鍵，擁有這個技術的製程與專利，才能確保未來在半導體市場上的競爭力，這也是讓許多國際大廠趨之若騖的主因。

值得一提的是，這個技術的發明人胡正明教授，就是梁孟松的博士論文指導教授。

換句話說，梁孟松是這個技術的核心人物之一。

在這裡插一句，由於台積電沒有重用梁孟松來研發這個技術，致使他跳糟到三星電子，讓三星電子的FinFET製程技術在短短數年間突飛猛進甚至超越台積電，這才是未來台灣半導體晶圓代工產業最大的危機。

回到正題，所以可以知道FinFET是胡正明教授等人所推廣的概念，至於KAIST，在FinFet上有什麼專利，查閱了相關資料，可以看到，這個控訴是設計2005年申請的一個名為「Double-gate FinFET device and fabricating method thereof」的專利，申請者為Jong-ho Lee，具體情況如下：

具體來說，這個專利涉及了double-gate FinFET設備及其製造方法。

專利的相關圖如下所示：

關於KAIST

Korea Advanced Institute of Science and Technology，縮寫為KAIST）是一所位於韓國大田廣域市的大學，1971年由韓國政府創建，是所公立研究型綜合大學。

KAIST與首爾國立大學、高麗大學、延世大學及成均館大學在各項大學排行榜上常列前五大。

KAIST的目標是成為領導韓國產業界核心人才的教育基地，同時也成為一個開放的核心技術基地。

《韓國科學技術院法》第一條規定，KAIST的任務是為了韓國科技產業發展的需要，在科技領域培養具有理論功底和實際應用能力的高級科學技術人才；為了國家發展政策的需要，以構建國家科技實力為目的而開展國家級中長期的基礎研究和應用研究；為其他研究機構或產業界提供技術支持。

KAIST現建有尖端科學研究所、科學英才教育研究所、數學研究所、納米科學技術研究所、機械技術研究所和人工衛星研究中心、腦科學研究中心、半導體設計教育研究中心等共9家研究所、34家研究中心（國家指定的研究中心有9家）及62家不同領域的研究室，堪稱韓國基礎和高技術研究的搖籃。

2003年該院研究經費為1,151億韓元（約合1億美元），研究課題973個，教授人均科研經費2.47億韓元。

截至2003年末，在國內外著名刊物上發表論文33,114篇，其中國外刊物22,077篇；2003年在SCI發表論文1,577篇，教授人均4篇。

2003年註冊專利261項，其中國內和國外分別為181項和80項。

該院建有技術創新中心和新技術事業支援團及專業孵化器，迄今畢業生成功地創辦了580餘家高技術風險企業。

KAIST既承擔國家課題研究，同時也接受企業委託開發，與三星電子、現代電子、LG半導體、SK通信等多家著名企業建立了產學合作關係，根據企業需求從事課題共同研究和定向人才培養，所需經費由相關企業提供。

雖然KAIST的歷史不長，但是其畢業生活躍在韓國的三星電子、LG電子、現代汽車、電信等很多大企業。

KAIST還與美、日、法、德、中國等世界22個國家的57所大學及研究機構建立了合作關係，其中包括中國的清華大學、上海交大、天津大學、哈爾濱工業大學和華南理工大學，美國的MIT、Stanford、Michigan等高等院校，每年頻繁地開展學者互訪、學生交換、信息互通和合作研究。

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