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半導體創新之旅

本文作者:任苙萍       點擊: 2019-10-11 16:05
前言:


百年半導體技術、積體電路 (IC) 也走過 60 個年頭,為何需要創新?因為進入先進製程後,摩爾定律 (Moore's Law) 縱橫半世紀的論調:IC 上可容納的「電晶體」數目,每隔一年半或兩年便會增加一倍,性能也將提升一倍,已發生質變。當 IC 線徑微縮,電性干擾隨之放大,電晶體閘極的物理特徵尺度不再單純等同於製程節點數值;想讓 IC 效能與製程演進繼續攜手前行,必須尋思新的通道或堆疊方式,並協同上、下游設計共同優化才成!
 
否則,就算節點數值再怎麼小,效能增幅還是有限、甚或停滯不前,也難怪總有唱衰摩爾定律的聲音。這也是前幾年業界大力倡議「可測試設計」(DFT) 和「可製造性設計」(DFM) 的動機;當製程問題越來越複雜、要解析的變數越來越多,人工智慧/機器學習 (AI/ML) 自然也堂而皇之進駐。除了效能,邊緣 (Edge) 設備與穿戴裝置的日漸普及,使功耗、效率與晶片外形同樣備受關注,於是,異質整合 (Heterogeneous Integration, HI) 成了熱搜關鍵字。
 
鈺創董事長盧超群便公開聲稱:摩爾定律只盯住同質性整合,但半導體未來須由 AI X HI X IC 合體發功。由力晶半導體改組而成的「力晶積成電子」(簡稱:力積電,PSMC),主張仿效人腦運作將處理器與記憶體集成在一起以加速神經網路 (NN) 運算,另有人將腦筋動到了對高頻寬DRAM 與射頻前端 (RFFE) 做整合;不過,封測廠日月光認為這些只是摩爾的延伸,真正的異質整合須是破壞性創新,是「摩爾完全沒考慮到的東西」,且要能發揮槓桿作用。
 
再者,產業環境也不一樣了!以前,整合設計與製造商 (IDM) 多半以自有產品為主,但如今「無晶圓廠」(fabless) 的 IC 設計或系統商卻成了他們的大金主。電子設計自動化 (EDA) 工具供應商對於系統商的崛起,尤其感受深刻,其中不乏資訊與傳統機械大廠;如何讓這些業者以原有熟悉的程式語言,無縫連結 AI 與電子工程、完善嵌入式運算系統,正為 EDA 帶來新一波商機。有鑑於此,今年 SEMICON Taiwan 國際半導體展以「More than Moore」作為創新主軸。
 
展出期間,經濟部長沈榮津宣示台灣半導體產值已達 2.7 兆新台幣,今後將更積極與國際緊密結合,協助產業發展感測、平台、應用 (對應到 IaaS、PaaS、SaaS);台積電董事長劉德音不諱言,半導體過去榮景,很大部分是建立在全球化的基礎上,但現在情勢已變,技術才是根本生存之道,冀政府增加基礎研究動能,帶動學生學習風氣並適度引進外來人才;鴻海新成員 S 次集團亦宣稱:「世界工廠已成過去式」,供應鏈轉趨陣營化,而半導體和 AI 進展將決定國家優勢。
 
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