作者：Michael McCoy
C&EN, 2026, 104 (8), p4
https://doi.org/10.47287/cen.527854.editorial
(本文為上列美國化學與化工會誌的社論，由ChatGPT翻譯，蔡蘊明審訂，2026/08/25)
製造讓人工智慧成為可能的晶片，為化學家與整個社會提供了發展機會。
當評論家談論人工智慧熱潮背後的硬體基礎時，通常會首先提到三家公司。其中之一是美國電腦晶片設計公司 Nvidia (輝達)，其圖形處理器（GPU）充斥著世界各地的資料中心。另一家是台灣積體電路製造公司（TSMC），這家晶圓代工廠負責製造 Nvidia 的大部分晶片。第三家公司則是荷蘭的 ASML (艾司摩爾)，它製造複雜的光刻機，利用這些設備將精細的圖案投射到矽晶圓上，以形成晶片上的電路線路。
《紐約時報》最近的一篇評論文章則強調了一群較少受到關注但同樣參與 AI 熱潮的企業，其中許多來自歐洲。這些公司提供「沒有它們任何資料中心都無法運作的變壓器、開關設備與能源管理系統」。
這些說法都沒錯。但《紐約時報》和許多其他觀察家沒有注意到的是，化學公司同樣是 AI 革命不可或缺的一環。不論你喜歡資料中心還是討厭資料中心，如果沒有這些化學企業，它們根本不可能存在。隨著 AI 不斷普及，以化學為核心的企業與新創公司所開發的技術，將是讓 AI 更快速、更便宜，同時對環境更加友善所不可或缺的力量。
電腦晶片—高度工程化的超純化學物質組合
電腦晶片本質上是一種經過高度工程化設計的超純化學物質混合體。晶片製程始於矽晶圓。矽晶圓由多晶矽製成，其主要供應商包括中國的化學公司 GCL Tech (協鑫科技) 和 Xinte Energy (新特能源)，以及德國的 Wacker Chemie (瓦克化學) 和美國的 Hemlock Semiconductor (漢洛克半導體)；後者的大股東是 Corning (康寧公司)。
ASML 的光刻機透過帶有圖案的光罩投射光線，將圖案轉印到已經塗佈在矽晶圓上的一層薄薄的光阻（photoresist）上。隨著光刻技術逐漸採用更短波長的光，像日本 JSR 和信越化學工業（Shin-Etsu Chemical）這類光阻製造商，也必須持續開發新的光刻用聚合物，以跟上技術的進步。
Nvidia 的高階晶片包含多層金屬層，而這些金屬，每層薄到無法像鋪一張金屬箔一樣直接形成。相反地，法國的 Air Liquide（液空集團）等化學公司會製造有機金屬前驅物（organometallic precursors），透過原子層沉積（atomic layer deposition, ALD）技術，一次一個分子地將材料沉積到晶片上。當新的金屬 — 例如鉬 — 被導入製程時，化學製造商也必須迅速開發新的前驅物。
如果一層又一層地堆疊材料，卻沒有定期進行平坦化處理，最終會形成無法接受的高低起伏。因此，TSMC 仰賴化學機械平坦化（chemical mechanical planarization, CMP）製程。在這個過程中，覆蓋著晶片結構的矽晶圓，會使用由美國 Qnity Electronics 和 Entegris (英特格)等公司製造的聚合物拋光墊，進行拋光。這些拋光墊，搭配由膠體二氧化矽（colloidal silica）及其他化學物質組成的研磨液，溫和地去除晶圓表面的瑕疵與不平整。
而且，在加入下一層材料之前，已經平坦化的晶片還必須使用超高純度的化學品進行清洗，例如過氧化氫、異丙醇和硫酸。這些化學品是多家公司的專業領域，包括 Entegris (英特格)、日本的 Mitsubishi Chemical（三菱化學），以及台灣的 Sunlit Fluo & Chemical (僑力化工)。隨著電路線路尺寸不斷縮小，這些公司也必須持續提高化學品的純度。
化學產業的重要性不只在晶片
化學產業對 AI 的重要性並不止於電腦晶片。例如，存放 Nvidia 晶片的資料中心，會利用含氟化學冷媒（fluorochemical refrigerants）進行空氣冷卻。越來越多情況下，晶片本身也會透過在壓貼於晶片表面的冷卻板中循環化學冷卻液，或甚至直接將晶片浸入冷卻液中，來進行散熱。
AI 很難說是一項純粹帶來好處的技術，而支撐 AI 發展的許多化學品本身也並非無害。美國商務部最近提供 AI 軟體公司 SandboxAQ 五億美元的資助，用於協助開發新的半導體製造材料，其中包括尋找全氟與多氟烷基物質（PFAS）的替代品。
而更小、更強大的晶片，也意味著能源效率更高的晶片。Inpria 是 C&EN 十年前評選的「值得關注的 10 家新創公司」之一。該公司開發金屬氧化物光阻（metal oxide photoresists），專門用於 ASML 頂級光刻機所採用的極紫外光（extreme ultraviolet, EUV）光刻技術。Inpria 於 2021 年以超過五億美元的價格被 JSR 收購，而如今，它的技術正逐漸朝向應用於最先進晶片的方向發展。
晶片進步仍取決於化學創新
晶片未來的進一步發展，只有透過更多的化學創新才能實現。就像 Inpria 的案例一樣，成功可能需要十年甚至更長的時間，但相應的回報也可能非常可觀。像這樣的案例，應該成為投資人與化學家的啟發。