Technology and Trends

隨著AI、高速運算與資料中心需求暴增的驅動，半導體產業也正從成本、耗能與表現上尋求更好的解決方案，而矽光子（Silicon Photonics, SiPh）技術正是產業積極關注的焦點之一。有鑑於矽光子技術是半導體產業下一個發展重點，國際半導體產業協會（SEMI）旗下矽光子產業聯盟（SEMI Silicon Photonics Industry Alliance, SiPhIA），為協助台灣業者把握未來趨勢，不僅邀請國內外講者齊聚，從系統架構、模擬平台到封裝測試等角度，描繪矽光子關鍵技術的產業藍圖，繼去（2024）年9月推動成立矽光子產業聯盟後，更在今年宣佈由SEMI領軍，攜手台積電、日月光等百家企業，成立「三大技術專案小組（Special Interest Groups, SIGs） 」，以整合多方專業力量，制定產業標準、加速技術創新與商業化應用，搶攻2030年上看78.6億美元、年複合成長率達25%的矽光子市場。三大技術專案SIGs正式啟動，串聯上下游開啟矽光子新篇章SEMI 全球行銷長暨台灣區總裁曹世綸表示，SEMI 矽光子產業聯盟是以台灣半導體產業為核心，匯聚超過 110 家海內外頂尖廠商，發展出全球規模最大、產業架構最完整的矽光子國際技術協作平台。聯盟橫跨上中下游，整合跨企業、跨領域的專業資源，致力於為全球技術創新突破提供動能。同時，聯盟也正式啟動三大 SIGs，推動關鍵技術的創新突破，加速標準制定進程，盼攜手解決技術碎片化的挑戰。台積電副總經理暨矽光子產業聯盟共同會長徐國晉，以及日月光半導體副總經理暨矽光子產業聯盟共同會長洪志斌皆提到，將發揮彼此在矽光子技術研發的強項，並積極與聯盟成員合作，透過 SIGs 跨組專案的推進並共享資料庫，在符合市場需求的前提下，加速特定技術挑戰或應用場景的落地，突破矽光子技術瓶頸。工研院副所長駱韋仲也分享到，目前整體發展藍圖將從傳輸速度100G、200G到400G持續邁進，縱使採用規格架構各有不同，但「可插拔」仍為目前主流；同時，將從國際趨勢中學習並結合在地技術實力，打造具可信任的平台。此次SIGs三大技術專案小組，分別為SIGs1「系統、次系統與矽光子技術發展」、SIGs2「先進封裝與測試」、SIGs3「設備與製程自動化」，推動關鍵技術的創新突破，加速標準制定進程，盼攜手解決技術碎片化的挑戰。其中，SIGs1將聚焦在矽光子晶片的設計、製造和整合等矽光子未來技術發展趨勢，完善矽光子產業生態圈；SIGs2則專注於異質整合與共封裝光學應用封裝及測試技術，推動光學與電子整合；至於SIGs3將投入製程自動化，涵蓋組裝、檢測技術及相關設備與創新應用。這三大技術專案小組亦環環相扣，各自發揮技術所長，共同推動矽光子發展。面對矽光子被視為下一代訊號傳輸的關鍵技術，SEMI也邀請到來自全球具代表性的企業與單位，從不同角度切入提供矽光子發展多元的觀點與策略。從設計、驗證、製造著手找解方，矽光子技術加速往前邁進在矽光子技術邁向產業化的進程中，許多企業面臨模組尺寸大、功耗高與封裝複雜等痛點，難以符合AI資料中心對高速、低耗且具維修性的模組需求。NTT Innovative Devices總經理 Shin Kamei 指出為突破限制，NTT提出「PEC（Photonics Electronics Convergence）」整合架構，透過將光子元件與數位訊號處理器（DSP）等電子元件整合封裝，不僅大幅縮小模組體積亦能降低功耗與提升整體頻寬效率。他強調，PEC不只是設計概念，而是可真正支援從400G到1.6T等高速模組的量產架構。NTT也展現其在BGA封裝、wafer-level組裝與模組維修性設計方面的成熟技術，並特別針對AI資料中心提出具備SMT相容性與模組化設計的商業化解方，為共同封裝光學（CPO）的普及化鋪路。而Ansys首席應用工程師陳奕豪則表示，CPO技術雖被視為解決高頻寬與低功耗傳輸瓶頸的關鍵，但其在電、光、熱等多物理層面高度耦合，使得設計驗證與封裝整合變得異常複雜。作為工程模擬軟體和技術研發業者，Ansys透過整合旗下的 Lumerical、RedHawk-SC、RaptorX、Zemax 等模擬工具，打造一個橫跨光子晶片、電源完整性、熱管理與封裝驗證的全流程平台。他說目前也與台積電合作，將這套模擬系統應用在台積電COUPE，從 wafer level 到多晶片堆疊都能進行精確模擬，透過物理模擬方式有效加速從設計到量產的過程，協助企業精準控管設計風險，突破開發效率與良率的雙重限制。不只是技術，從封裝測試的角度也預見矽光子推進的挑戰。ficonTEC客戶經理陳穎說到，從光電測試整合到技術門檻、製程資料追溯與擴充皆有難度，而ficonTEC則打造一套涵蓋從 wafer 級檢測、模組組裝、O/E 測試到自動對位的模組化自動化平台，並內建 AI 演算法與數位分身（digital twin）系統，讓用戶能實現即時參數監控與預測性維護。該平台不僅支援100G到1.6T不同模組的量產需求，亦具備彈性切換客製化流程的能力，協助企業從NPI快速過渡到HVM。SEMI串連全球供應鏈，打造矽光子生態圈在台灣擁有全球第二座具備光機電與矽光子研發能量的技術整合中心的日商駿河精機，很早就為矽光子發展做準備。亞太區暨台灣區總裁吳堂榮表示，由於CPO與SiPh模組走向量產時，會面臨μm等級的對位精度要求、模組流程碎片化，以及設備與人力成本高昂等挑戰，而日商駿河精機提出Opto-Mechatronics解決方案，將光學模組（如FAU、Lens Array、光纖）與高精度機構平台（如多軸對位模組、V-Groove基座、雷射量測技術）整合，解決關鍵「耦合精度」與「產線自動化」挑戰，加速矽光子量產的進程。最後，LightCounting 創辦人兼執行長Vladimir G. Kozlov從市場觀察與系統設計角度切入提到，從過去25年來以太網光模組的市場發展，讓AI與高效能運算帶動GPU的需求大量產生，也凸顯出現有光模組的體積、功耗與部署密度已達極限，而CPO（共封裝光學）技術正是唯一能夠在高密度、多櫃AI系統中提供低功耗、高頻寬、可擴展性光連接的方案，他同時也認為，採用矽光子調變器的光收發模組市占率，將從2024年的30%提升至2030年的60%，產業將走向傳輸效率與能源效益的全面升級。「我們正站在產業發展與市場轉折的關鍵路口，」曹世綸說，為協助台灣能在全球科技賽局中搶佔先機，SEMI也將秉持著第三方平台的角色，扮演產業整合與創新推進的幕後推手，助攻半導體產業鏈迎向世界的舞台，更期待來自光子積體電路（PIC）、電子積體線路（EIC）以及系統端（Datacenter owner）等不同領域的成員加入，壯大產業鏈上下游的多樣性，強化聯盟研發契合市場之技術發展，以期打造完整的矽光子產業生態圈。 更多延伸閱讀文章推薦＞SEMI矽光子產業聯盟啟動3大專案小組 擘劃技術藍圖台積電、日月光攜手百家企業 搶攻矽光子2030年78億美元市場SEMI啟動矽光子聯盟SIGs，齊聚5大專家解鎖矽光子產業下一哩路實現 AI 潛能！SEMI 攜手半導體巨擘，為南方半導體全球發展鋪路永續為本 半導體材料創新助力 AI 拓新局智慧製造活力再啟：AI 重塑市場競爭新格局

隨著生成式AI的發展，加上半導體技術進步，讓人形機器人不再遙不可及。台灣在半導體與精密機械領域的專業技術將在這波浪潮中發揮關鍵作用。人形機器人透過感測、控制、驅動模組及AI學習，不僅模擬人類動作，還能執行複雜任務。台灣的AI視覺技術及精密製造供應鏈成為市場競爭的核心。
儘管目前面臨如電力消耗與高成本等挑戰，但隨著技術突破，人形機器人未來有望普及。半導體先進製程與封裝技術將繼續推動機器學習與AI進步，為機器人發展提供動力。SEMI等協會也積極推動智能製造與半導體AI的發展，為行業協作提供平台，預示著人形機器人市場的巨大潛力。

2024 年是 AI 技術蓬勃發展的一年，不僅工業 4.0 進程持續加速，商業營運與人類社會的運作也將逐漸邁向下一波變革。然而，要實現這一目標的過程並非易事，除了半導體製程需要持續微縮線寬外，先進封裝技術的創新也更是至關重要。此外，永續發展也是不容忽視的重要議題，透過強化供應鏈跨地域合 作、提升產業研發與製造能力，持續專研製程與材料的創新，在永續和半導體發展之間取得平衡，已成為產業的重要議題。專業分工、在地供應與強化產業協作 確保半導體材料研發保持前瞻性、可得性與永續性半導體是一個非常講求專業分工的產業，為加速材料開發與實驗協作速度，台積公司從 20 多年前就倡議在地生產供應，國際大廠開始來台設廠，引入尖端的材料研發技術實現在地化，不僅提升了在地採購比例、促進在地經濟發展，台灣卓越的產業生態系與製造技術，也讓這些國際大廠得以提升其營運品質而受惠，創造共好價值。自從 SEMI 國際半導體產業協會因台積公司等大型企業提出需求而於 2015 年成立材料委員會之後，材料供應商更了解我們的需求，因應全球局勢不斷調整倡議方針，從一開始強調效能∕品質、再轉向綠色製造，並逐漸朝向本地化、業務連續性、供應鏈韌性發展。其中，台積公司更是扮演產業領頭羊的角色，攜手國內外供應鏈持續投資台灣，並從兩個層面提升在地採購比例與強化台灣供應鏈的能力。與台灣材料供應商合作方面，著重在支持其提升專業能力。例如：台積公司於 2021 年成立台灣首座先進材料分析中心，其宗旨之一便是為台灣材料供應商提供一個實驗場域，讓他們得以使用最先進測量設備並進行製程驗證。其次，也奠基於台灣供應商如此的卓越製造能力，台積公司也鼓勵台灣供應商擴展海外生產版圖，實現全球化，同時為當地供應鏈挹注量能，在世界的舞台上創造出多贏的循環。供應鏈研發方向對焦、永續為本加速材料創新腳步我們很早就觀察到在後段封裝過程中，材料品質對於最終產品效能表現有著決定性的影響力。隨著 AI 潮流的興起，封裝的要求將會變得日益嚴苛，對材料的依賴性也會隨之提升。因此，我們必須關注後段封裝創新材料的研發。針對半導體後段封裝，尤其是先進封裝領域，當我們在選擇創新材料時，會同時考慮三個因素以綜合評估最佳選擇。第一是效能表現，先進封裝對於講求高運算能力的 AI 晶片非常關鍵，所以效能表現一向是選擇材料的重要一環。 第二，近年來，因疫情及地緣政治，業務持續性與供應鏈韌性變得愈來愈重 要。隨著市場對於先進封裝的需求逐漸擴大，我們也必須同時考量未來可能增加的材料使用量，以確保所選材料能夠支援未來的用量需求。舉例來說，如果一種材料無法提供所需產能，即使其效能再優秀，我們可能無法採用。因此，我們必須考慮材料供應的穩定性、評估其斷鏈的風險性，特別是當材料來源於戰亂頻繁等特定地區。第三，從循環經濟的觀點，材料永續性已成為產業重中之重的議題，如今永續性幾乎已經與效能同等重要。因此，我們在選擇材料時，必須從研發階段開始考量有哪些材料是可以循環再利用、具備最低的環境影響性，以確保環境永續價值。幾年來仰賴台灣產業和我們的通力合作，我們在異丙醇（IPA）、氫氧化四甲基銨（TMAH）大宗化學品回收方面有所突破，但是在高分子塑料回收方面仍舊任重道遠。根據 2022 年經濟合作暨發展組織（OECD）的報告，全球塑膠垃圾將在 40 年內暴增逾 2 倍，從 2019 年的 3.53 億噸增加到 2060 年的 10 億噸，且其中只有一成將被回收。因此，未來材料創新的方向將以永續為本，持續研發可循環使用、或是可生物自然分解之環保塑料。SEMI 材料委員會在區域性合作是一個運作非常成功例子。其他地區的 SEMI分會也效仿成立類似的委員會。例如，今年日本的材料委員會主動前來台灣交流。未來，我希望企業及產業協會能夠更強化與學界或研究機構的連結，攜手業界激盪出更多創新的火花。AI 之於台灣是一個非常好的機會，在 AI 的浪潮中，SEMI 與台積公司將一直與產業夥伴攜手共進，持續投資台灣，共享成功果實。

2024台灣國際智慧能源週與台灣國際淨零永續展已圓滿落幕，開展第一天的參觀人數就較2023年成長20%，「台灣離岸風電競爭力高峰論壇」更吸引近 500 人同時上線，與產官學專家一同探討台灣如何建構具高度競爭力的離岸風電供應鏈！GESA 風能產業委員會副主席暨東方風能執行長陳柏霖於開場致詞時指出，隨著再生能源需求成長，離岸風電成為未來各國推動能源轉型的關鍵領域，而供應鏈的長期穩定性和競爭力，將是產業能否持續發展的重中之重，期待本次論壇可以促進產業間的技術合作與資源共享，共同提升台灣離岸風電供應鏈的競爭力。歐洲在台商務協會低碳倡議行動（ECCT LCI）主席張瀚書亦表示，歐洲在台商務協會不只引進歐洲最好的技術，也將供應鏈策略聯盟的協作模式帶進台灣，藉此協助風電業者解決在地化、融資、許可等問題，未來將積極促進台灣供應鏈有更多的合作，加速推動台灣風電產業發展。 *點此連結觀看完整台灣離岸風電競爭力高峰論壇回放影片 政府政策支持、學界培育人才，成為推動風電產業發展2大支柱能源署組長陳崇憲表示，台灣自2012年開始發展離岸風電，如今已進入第三階段，目前面臨的最大挑戰有2個，第一是建置成本持續上升，第二是礙於國際評級不足、最低購電量等限制，使部份企業不容易採購綠電。對此，政府除了協助檢討政府規費外，亦透過開放官股銀行參與專案融資、成立CPPA綠電信保機制、建立泛官股售電公司，協助風電產業克服發展瓶頸，未來希望能攜手眾多全球業者，共同推動再生能源解決方案，加速實現2050年離岸風電裝置量40 - 55 GW的目標。國立台灣大學工學院院長江茂雄認為，影響離岸風電供應鏈競爭力的因素有很多，包括在地化、新技術使用、政策、人才等。其中在人才面向，台大不僅開設離岸風電學程，更響應教育部計畫，結合台灣5所科技大學及法人單位建置2個離岸風電人才培訓基地，以人才做為台灣離岸風電產業發展的強力後盾。 攜手國內外各領域業者，建立台灣在APAC風電市場領導地位在政府與學界專家的分享外，「台灣離岸風電競爭力高峰論壇」亦邀請涵蓋風場建置、工程船隊、繫泊系統和錨錠基礎、驗證服務、風機製造等不同領域的業界專家，暢談發展經驗與國際趨勢。甫完成台灣雲林640MW離岸風場建置的天豐新能源，兩年來亦將經營觸角往美國、歐洲、與亞太區市場發展。天豐新能源亞太區EPC管理副總監王中杰強調，台灣「絕對有專案管理的人才與能力」，以雲林離岸風場為例，雖然在建置期間受到COVID-19疫情、全球高通膨高利率等衝擊因素，但天豐新能源近百位卓越的台灣在地團隊，「完全沒有放棄，反而更多方的回歸科學、尋求突破」，包括重新擬定建置與工法計畫、水下基礎團隊首創自行負責工程統包、並與融資銀行團及投資人達成主要財務重整協議、與台灣政府密切溝通合作…等關鍵做法，終能在兩年內順利完工，成為台灣首座國產化達成率超越100％的離岸風場。擁有大規模工程船隊的東方風能則由首席營運長Ben Darrington分享台灣離岸風電的營運挑戰與應對之道。Ben Darrington更進一步提出，台灣風電供應鏈維持競爭力的4個方法，第一是增加對開發商和承包商的長期承諾，將工程船定位成風電基礎設施，就像工廠設備一樣。第二是增加供應鏈中的國內參與度，提高本地採購的比例。第三為持續致力於與在地業者共享風電相關知識。第四為透過自身所擁有比國際供應鏈還要豐富的在地知識，持續強化客戶對在地供應鏈的信任。全球最大離岸風力發電機製造商、西門子歌美颯離岸風電全球業務發展總經理修傑洛認為，台灣許多風場建置專案皆能按照規劃如期完成、透過專案執行結果來取得外界信任、監管環境與政策的穩定性等，都是台灣在亞太地區風電市場保有領導地位的關鍵原因。 浮式風電前景佳，台灣應把握機會及早切入目前在國際繫泊和錨錠權威 Mooreast 擔任區域業務開發經理的Nathan Low強調，台灣海峽大部分的風力資源蘊藏在深度50公尺以上的水域，相當適合發展浮式離岸風電，因此Mooreast植基於過去30年在繫泊系統和組件上的經驗，正在進行專案研究，找出最適合台灣的建置規劃。而無論建置規畫的內容為何，都必須在製造、運輸、儲存和安裝這4個關鍵領域找到最佳平衡點，例如：考量不同零件的生產時間或不同製造商的交貨時間等，才能成功打造一個可以同時兼顧成本、品質和時間的商業風電場。Mooreast也透過合作夥伴聯達行股份有限公司，尋求本地供應鏈整合廠商，致力於建立台灣的浮式基礎與繫泊系統供應鏈，打造亞太地區的浮式風電基礎與繫泊系統供應基地。在首批浮式離岸風電的示範專案獲得成功後，全球的浮式離岸風電產業正趨於商用化，雖然浮式風電現今仍有部分技術挑戰待克服，但據DNV分析師預測，到2050年，浮式風電的總裝置容量將達到270 GW。目前臺灣除固定式離岸風場持續增長外，也將逐步開發新興的浮式離岸風電市場，全球知名第三方驗證機構DNV再生能源驗證部門台灣區域總經理Mark Richmond指出，DNV團隊在浮式風電發展初期就積極投入技術研究，同時亦於全球完成了約50個浮式離岸風場的專案驗證，而DNV-SE-0422 標準也能為浮式離岸風電專案提供完整的驗證服務，包括浮式風場、浮式風機和相關零組件，並涵蓋專案完整生命週期，確保風場在各方面都得到了品質、安全和效率的提升。迎向永續未來，再生能源已成為各國政府達成淨零碳排目標、各個企業實踐綠色承諾的重要策略，今年台灣國際智慧能源週與台灣國際淨零永續展旗下的Wind Energy Taiwan風能展展出規模大幅成長11%，共吸引海內外近 70 家風能開發商及眾多供應鏈廠商參展，為全台最大規模的風能盛會，充分展現台灣風能產業的巨大潛力。SEMI旗下產業聯盟－GESA綠能暨永續發展聯盟也將持續鏈結政府與產業間的綠能政策與技術交流，致力於打造台灣最大的綠能暨永續之產、官、學、研交流平台，促進台灣綠色能源產業及淨零永續之發展。展望未來，也將舉辦更多論壇與活動助企業加入低碳創新與永續發展的行列，為企業找到落實EMS、能源轉型、循環經濟與SDG目標的最佳路徑與指標，共同邁向永續發展的美好未來。展望未來，藉由產官學各界積極推動技術合作與資源共享，定能推動台灣風能產業蓬勃發展，為台灣在全球風電市場的競爭奠定良好基礎。

隨著再生能源的迅速增長，如何維持電網穩定並確保能源供應無虞已是全球共同的挑戰，備受矚目的儲能不僅是未來能源系統的基石，更是實現碳中和的關鍵技術。SEMI國際半導體產業協會旗下產業聯盟－GESA綠能暨永續發展聯盟於台灣國際智慧能源週 (Energy Taiwan) 與台灣國際淨零永續展 (Net-Zero Taiwan) 展期間舉辦「智慧儲能國際論壇」，邀集產官學研專業人士，聚焦全球儲能技術發展的趨勢與挑戰，揭示儲能如何改變全球能源格局，推動全球向更綠色、更穩定的未來邁進。 *點此連結觀看完整智慧儲能國際論壇回放影片 電網革新：儲能成為穩定關鍵「隨著電網面臨容量限制和擁堵問題，儲能技術是解決這些挑戰的核心工具。」Saft能源創新與解決方案部門主管Michael LIPPERT指出，再生能源主導的智慧電網中，儲能技術扮演至關重要的角色。LIPPERT表示，Saft的電池儲能系統（BESS）不僅有助平衡電力供需，還可以應對頻率波動或作為虛擬電力線路，以避免電網擁塞，從而提升了電網的靈活性與穩定性。例如Saft在台灣宜蘭完成的50 MW/173 MWh儲能項目，有效平衡風能和太陽能電網的峰谷，同時提供頻率調節。Saft在台灣所負責的大約十個項目裡，展示了儲能技術如何實際解決現今電網的現實挑戰，成為全球應對電網壓力的重要範例。這樣的技術示範不僅有助於台灣，也為其他正在經歷能源轉型的市場提供了寶貴經驗。 全球儲能潮流：先進國家經驗啟示「從多個國家的成功經驗可看出，儲能技術與電網管理系統的結合是實現再生能源高效應用的關鍵。」Fluence Energy亞太市場發展總監賀思博分享Fluence在日本、英國與澳洲的儲能項目經驗。他指出，在日本，儲能技術的廣泛應用不僅有助於應對自然災害帶來的能源供應挑戰，還能在高峰時段靈活調度電力需求。澳洲則通過儲能技術支援偏遠地區的能源自主性，減少對傳統燃料的依賴，這成為推動其可持續能源目標的重要因素。英國則透過儲能技術管理大規模風能和太陽能場域，推動其零碳目標的達成。QPO Energy創辦人暨董事長盧煥輪則分析了美國儲能市場的挑戰與機遇。他指出：「美國的儲能市場發展迅速，但各州政策不一，有些州提供補貼，而有些州則主張市場自由競爭。」他強調，隨著儲能技術在未來十年內逐步成熟，這將在減少碳排放和提升能源效率方面發揮重要作用。儘管美國市場政策不確定性高，但企業若能靈活應對變化，仍能抓住潛在的市場機遇，開拓新的商業模式。 台灣儲能啟航：新興市場的未來展望「台灣政府積極推動再生能源政策，儲能技術成為台灣電網穩定的重要推動力。」台普威能源營運長馮浩翔詳細介紹了台灣儲能市場的現狀。他透露，台普威已參與多個大型儲能案場，不僅能幫助解決台灣電網的容量問題，還能支持再生能源供電的穩定性，尤其在電力需求高峰時段提供即時電力調度。馮浩翔強調，儲能技術尚有更多能幫助台灣能源轉型的地方，不僅能取代部分昂貴的電網投資，也能藉由構網技術進一步增強電網韌性，從而促進再生能源的整合和發展，不斷提升能源利用效率。 此外，盛齊綠能總經理陳均宜分享了表後儲能的應用及多元化的商業模式，指出「儲能不僅能幫助企業降低能源成本，還能提升能源使用效率。」他分享了澳洲在再生能源發展上的經驗，並表示地狹人稠的台灣必須導入虛擬電廠應用，以實現需量控管，達到電力供需的平衡。盛齊綠能是少數能夠深度結合光儲和監控技術應用的能源公司，近年來整合集團資源，採用MIT自有品牌的綠能產品，提供在地化的電池系統客製化服務，成功實現更嚴謹的品質控管，幫助業主達成電價套利與節能的雙贏。儲能技術是台灣能源轉型的關鍵環節，GESA綠能暨永續發展聯盟長期扮演產、官、學、研之間的關鍵跨界溝通平台，鏈結政府與產業間的綠能政策與技術交流，將將繼續推動技術交流，確保台灣儲能產業在全球能源轉型中扮演重要角色。隨著政策的持續推進和技術的進步，台灣有望成為全球儲能技術發展的領頭羊，引領亞太地區能源轉型的重大突破。

在全球吹起節能減碳的浪潮下，光電與風電成為再生能源主流，但也對電網穩定性帶來前所未有的挑戰。SEMI國際半導體產業協會旗下產業聯盟－GESA綠能暨永續發展聯盟為台灣唯一服務涵蓋「綠電採購需求企業」與「再生能源產業鏈」二大核心族群的最大完整會員平台，致力串連綠電之需求端與供給端之雙方需求。因此透過台灣國際智慧能源週 (Energy Taiwan) 與台灣國際淨零永續展 (Net-Zero Taiwan) 展期間，由經濟部指導; 經濟部能源署、經濟部產業技術司、綠能科技產業推動中心、SEMI GESA共同於2024年10月4日舉辦「供電穩定與綠電市場高峰論壇」，以「提升電網韌性、活絡綠電市場」為題，邀請多位專家到場分享最新技術與策略，也吸引爆滿人士與會。*點此連結觀看完整供電穩定與綠電市場高峰論壇回放影片 SEMI國際半導體產業協會暨GESA綠能暨永續發展聯盟台灣區副總裁蘇貞萍提及，隨著近幾年臺灣再生能源比例逐漸升高，經濟部也積極投入提升電網韌性的工作，如採用新技術、電力多元配置等等，期盼藉由強化基礎電網設施，讓民眾生活更方便與安心。GESA綠能暨永續發展聯盟將扮演產官學之間的交流平臺，適時給予政府相關建言，持續強化臺灣電網韌性過程中做出貢獻。經濟部常務次長連錦漳指出，因應國際市場2050淨零減碳趨勢，過去幾年臺灣也積極推動再生能源發展，風力發電、太陽光電發電等發電量持續攀升，早已在中午用電尖峰時間扮演關鍵角色。特別是結合儲能系統之後，再生能源亦在晚上用電尖峰時間扮演重要供電來源，有助於提升電網的可靠度與韌性。我們希望各界能給予經濟部相關建言，為提升臺灣電網韌性共同盡一份心力。為強化臺灣電力基礎環境的韌性，經濟部已提出3主軸、10項措施，期盼透過此10年計畫強化供電穩定性，避免再度發生大範圍停電意外。在總統要求下，與民生相關的關鍵電網基礎設施，將預定於2028年提早完成，確保民眾生活的便利性。 3主軸、10項措施，強化臺灣電網韌性因應臺灣地狹人稠、電廠用地難覓且用電成長快速，早期臺灣電網建設以追求整體供電效率為主，因而形成既有供電集中化及大型化發展現況。特別是整體電網是透過三條34.5萬伏特（345kV）主幹線進行南北串連融通，並由龍潭、中寮、龍崎超高壓變電所形成北中南區三大樞紐的集中電網架構。在此狀況之下，只要其中一個變電所發生故障，主幹線下的各支線都會受影響，很可能導致大範圍停電。台電公司副總經理兼發言人蔡志孟表示，為了降低營運風險，台電推出「強化電網韌性建設計畫」，將於10年內投入5645億元，以「推動分散電網工程」、「精進強固電網工程」、「強化系統防衛能力」等為3大推動主軸，其中包含5項分散、3項強固及2項防衛等10大具體作為，以擴大並加速電網改善工作，全面提升電網韌性，為2050淨零轉型目標做好準備。此計畫透過電網分散、提升設備穩定及阻止停電事故擴散等作為，將可降低全國性停電事故發生機率及縮小停電影響範圍，力求杜絕大規模停電再發生。「 現代電網設備需具備低損失、適綠能、可監控等三大功能，才能滿足產業對節能、綠能、智慧化等要求。」士林電機經理林文正解釋：「我們可生產最高等級的345 kV超高壓變壓器，目前產品已供應國內外大型發電廠及公共建設、科技大廠，扮演輸配電系統中的關鍵角色。」 建立多元媒合彈性機制，中小企業購買綠電因應臺灣再生能源市場的蓬勃發展，加上許多企業在法規與合作夥伴要求下，有購買綠電的強烈需求，2017年標準檢驗局推出再生能源憑證制度、創立綠電驗證機制，並透過成立交易平台開放綠電自由交易。2023 年度單年綠電交易量已較前年成長 50%，達 17 億度，更有望於2028年後達到年交易量超越 100 億度以上。而綠電買家數量從 2020 年的 9 家，截至 2024 年第一季的已累積成長至 318 個買家完成轉供交易，其中有近兩成為中小企業。經濟部標準檢驗局副組長楊禮源說，為助企業取得綠電的相關政策，我們推出兩大策略，首先是引導綠電進入自由交易市場，如離岸風電競價、太陽光電二、三型電廠可直接售電給售電業。其次則是建立多元媒合彈性機制，透過單一電號多用戶與綠色租賃、CPPA 綠電信保機制及綠電彈性分配之沙盒計畫等，協助企業用更簡便的方式取得綠電。「在考量營收穩定下，售電業者多半選擇販售給用電大戶，導致有130萬家中小企業有購買綠電不易的困擾。現今政策鬆綁三轉一，可望擴充供給市場。」陽光伏特家執行長暨共同創辦人馮嘯儒解釋：「再生能源售電業角色加重，積極填補供需缺口， 陽光伏特家模組化的購售電服務，進一步降低供需交換摩擦。」 四大方向著手，提升綠電交易效率 根據研究報告指出，2022年全球資料中心、AI、加密貨幣等用電量約達0.46兆度，約占全球用電量2%，預計2026年將成長到0.62~1.05兆度；此外，2022年電力部門占全球二氧化碳排放約38.8%，相較1970年之23.7%有顯著增加。國際大廠在ESG浪潮下全力推動淨零轉型，再生能源更是電力零碳化的主力，截至目前為止，全球共433家企業加入RE100，臺灣企業則有35家，其中6家預定2030年以前達成、21家在2030~2040年間達成。對於以出口導向為主的臺灣企業而言，配合上游業者要求採購綠電者將持續增加，預期2030年臺灣綠電需求將達到400億度以上。財團法人資訊工業策進會陳志綸副主任說明，綠電需求成長可望帶動綠電交易市場蓬勃發展，然而，現階段買賣雙方對於綠電價格期待仍有一定程度的落差，宜有第三方機構提供更完整之再生能源相關價、量資訊，以利企業進行購售電決策。政府同時可從「鼓勵第三型光電進入市場」、「解決離岸風電市場失靈」、「放寬綠電時間性限制」、「開放售電業電力互售」等四大方向著手，以增加市場綠電供給、減少購電企業餘電負擔，並提高綠電市場流動性，以進一步活絡國內綠電交易。 積極採購再生能源，加速營運據點脫碳對於綠能相當重視的Google，在2010 年至 2023 年間已簽署超過 115 項購買協議，總計可產生超過14 GW潔淨能源，相當於超過 3,600 萬片太陽能面板的發電量。隨著該公司第三個十年氣候計畫的展開，在 2030 年之前，Google於所有營運據點將全天候使用當地電網的無碳能源，並致力採購潔淨能源、滿足所有時段電力需求。今年七月，Google 就宣布和貝萊德氣候基礎設施投資事業體展開合作，在台灣協助推動 1GW (100 萬瓩) 的太陽能資產建置案。Google亞太區能源基礎設施資深協理蕭義俊指出，我們購買潔淨能源有幾個重點。例如，一定要從尚未建成的發電設施購買綠色能源，希望藉此帶動新案廠的建置以及再生能源市場的發展。另外，當地購買能源僅用於當地減碳計畫，不會跨區計算。過往，我們購買潔淨能源採用傳統徵求建議書（RFP），由於該資料的共享詳細資訊有限，在資訊不平衡的狀況下，採購時間可能會持續十個月到一年以上，從而增加買家和賣家的成本。目前Google透過與 LevelTen 合作方式，建立一種全新採購方法，透過改進RFP 流程和 PPA 合約本身方式，順利將採購時間縮短80% 以上，於兩個月內簽訂潔淨能源合約。藉由此全新採購計畫，有助於我們在2030年實現所有據點使用再生能源的目標。根據國發會公布的臺灣2050淨零排放路徑規劃，2030年光電與風電合計安裝量51.6GW，2050年高達80-135GW，占整體能源60-70% 等，不光對穩定供電是一大挑戰。本次論壇在多位專家的分享與交流下，可望促進政策、技術與市場的協同發展，為臺灣落實2050淨零排放目標奠定堅實基礎，同時活絡綠電市場交易，讓臺灣產業在全球供應鏈持續扮演關鍵角色。 關於GESA綠能暨永續發展聯盟SEMI於2008年正式成立能源產業部，陸續籌組能源產業委員會，整合包含太陽能、風力發電、智慧儲能與電網三大綠能供應鏈，透過定期會議匯集眾多意見領袖進行政策倡議，帶領產業密切溝通與交流合作。因應全球淨零碳排之趨勢，並為協助產業加速實現淨零願景，於2023年8月正式轉型成立「綠能暨永續發展聯盟(Green Energy and Sustainability Alliance, GESA)」，朝向淨零排放及永續發展目標邁進。GESA扮演產、官、學、研之間的關鍵跨界溝通平台，長期持續鏈結政府與產業間的綠能政策與技術交流。近年因應全球淨零碳排以及台灣政府能源政策，更擴大服務範疇跨足減碳、能源管理、循環經濟、綠色金融等淨零領域，致力於打造台灣最大的綠能暨永續之產、官、學、研交流平台，促進台灣綠色能源產業及淨零永續之發展。

全球能源結構正在發生劇變，為了應對氣候變遷與減少碳排放，各國加速推動再生能源。2022年，台灣正式提出《2050淨零排放路徑及策略》，並確立未來再生能源發電需占總電力60%至70%比例的目標。在此大趨勢下，台灣太陽能技術如何迎合全球需求、實現本土創新，成為業界討論的焦點。SEMI國際半導體產業協會旗下產業聯盟－GESA綠能暨永續發展聯盟在今年台灣國際智慧能源週 (Energy Taiwan) 與台灣國際淨零永續展 (Net-Zero Taiwan) 展期間舉辦「太陽光電技術論壇」，匯聚產業專家，共同探討全球及台灣太陽能技術的發展趨勢，為此次討論注入了豐富技術見解與前瞻思考。*點此連結觀看完整太陽光電技術論壇回放影片再生能源推動的關鍵技術：智慧能源管理在實現大規模再生能源導入的過程中，智慧能源管理和高效太陽能技術將成為推動能源轉型的關鍵。智慧能源管理系統不僅致力於創能，還包括儲能和能源效率的提升，這對穩定電力供應至關重要。友達能源材料開發處處長林宏洋表示：「未來的能源管理系統不僅要關注發電，還必須包括儲能與能源效率的提升。」隨著智慧電網和微電網技術的逐步成熟，電力系統的穩定性和應對需求波動的能力將持續提升，進而使能源管理範疇從工業擴展到日常生活，全面實現智慧能源生活。同時，太陽能電池技術也在持續進步，光電轉換效率的提升與半導體技術的摩爾定律相似。元晶太陽能董事長廖國榮認為，未來十年內，透過鈣鈦礦與TOPCon技術的結合，預計發電效率將達到35%至40%。廖國榮補充說：「太陽能電池光電轉換效率持續提升，牽動太陽能發電成本再降，每度電發電成本最終將低於工業用電價格。」因此，太陽能結合多元應用，將大幅提升土地利用率，成為全球能源轉型強勁的後盾。 鈣鈦礦與浮動式太陽能技術前景可期隨著全球對再生能源需求的增加，新興技術的進展速度也備受關注，其中鈣鈦礦太陽能技術和浮動式太陽能技術最為焦點，預期可在創電極大化和應對資源限制方面發揮關鍵作用。鈣鈦礦技術以其高效能、輕薄、可透光和弱光發電的特性，被視為下一代太陽能技術的革命性突破。臺灣鈣鈦礦研發及產業聯盟理事長陳來助表示：「鈣鈦礦技術目前雖然面臨耐久性和生產上的挑戰，但未來技術突破將解決這些問題，並與現有太陽能技術結合，使光電轉換效率大幅提升。」陳來助預測，到2028至2030年間，鈣鈦礦技術將實現商業化，屆時光電轉換效率可望達到40%，為全球太陽能市場帶來重大影響。另一方面，浮動式太陽能技術（FPV）則被視為應對土地資源有限的解決方案，特別適合水域面積大的地區。Ciel Terre Taiwan總經理汪逸青指出：「浮動式太陽能不僅解決了土地限制的問題，還能有效提升發電效益，並在水面上展現出極大的潛力。」他進一步強調，浮動式太陽能技術的防颱設計和系統穩定性創新，特別適應台灣等地區面對氣候變遷的挑戰。汪逸青補充說：「未來十年內，浮動式太陽能技術將迎來大規模應用，並成為再生能源的主要推動力之一。」他也看好台灣憑藉技術優勢成為亞太地區的領導者。GESA結合產官學之力 攜手推動綠能發展同時，這場論壇也探討了在太陽能系統的資安與永續性成為關鍵議題。台灣所樂太陽能資深技術行銷經理蘇益立認為，太陽能系統規模擴大，安全風險也逐漸提升，SolarEdge的多層次資安技術方案，有效應對系統運作中的風險，確保發電系統的穩定性。而ERM集團合夥人譚萬鏘則強調環境、社會與治理（ESG）風險管理對吸引投資與確保專案永續的重要性。 SEMI將透過其旗下產業聯盟－GESA綠能暨永續發展聯盟，長期持續鏈結政府與產業間的綠能政策與技術交流，結合台灣產官學的力量，促進太陽光電技術的成長與完備。台灣依靠再生能源技術的持續創新與突破，在全球能源轉型中的地位將日益重要，正逐步邁向淨零排放的未來，成為全球再生能源技術的領導者之一。 關於GESA綠能暨永續發展聯盟SEMI於2008年正式成立能源產業部，陸續籌組能源產業委員會，整合包含太陽能、風力發電、智慧儲能與電網三大綠能供應鏈，透過定期會議匯集眾多意見領袖進行政策倡議，帶領產業密切溝通與交流合作。因應全球淨零碳排之趨勢，並為協助產業加速實現淨零願景，於2023年8月正式轉型成立「綠能暨永續發展聯盟(Green Energy and Sustainability Alliance, GESA)」，朝向淨零排放及永續發展目標邁進。GESA扮演產、官、學、研之間的關鍵跨界溝通平台，長期持續鏈結政府與產業間的綠能政策與技術交流。近年因應全球淨零碳排以及台灣政府能源政策，更擴大服務範疇跨足減碳、能源管理、循環經濟、綠色金融等淨零領域，致力於打造台灣最大的綠能暨永續之產、官、學、研交流平台，促進台灣綠色能源產業及淨零永續之發展。

生成式AI大行其道，對伺服器的效能帶來極大考驗，尤其是在資料傳輸環節，不管是主機板上的晶片互聯，或是運算叢集內的互聯，都需要透過頻寬更大、功耗更低的介面技術來實現。頻寬更大、距離更遠且更加省電的矽光子，也因而成為備受矚目的關鍵技術。矽光子不僅為未來半導體產業發展的關鍵技術之一，預測到2030年，全球矽光子半導體市場規模將達78.6億美元，年複合成長率(CAGR)達25.7%，這也顯見矽光子市場的巨大潛力。為促進矽光子相關產業鏈成員的合作與互動，SEMI國際半導體產業協會近日舉辦矽光子線上論壇，並邀請到Ayar Lab共同創辦人暨技術長Vladimir Stojanovic與光程研創共同創辦人暨執行長陳書履，針對矽光子技術最新進展發表觀點。SEMI台灣區副總裁蘇貞萍於會中指出，生態系的建構是矽光子產業未來發展的關鍵，台灣擁有完整的半導體聚落、成熟的矽晶圓加工技術，以及先進的封裝技術，矽光子完整供應鏈在台灣著床，將加速鞏固台灣在製造生產鏈的領先地位。 矽光子技術引發高速互聯革命Vladimir Stojanovic表示，生成式AI對高效能運算設備(HPC)的互聯設計帶來巨大考驗，以矽光子取代現有的互聯技術，是必然的趨勢。經過多年研發，目前矽光子技術已經進入實用階段。例如該公司所提供的TeraPHY矽光子收發器Chiplet，就已經被許多合作夥伴採用，並藉由先進封裝技術整合在他們的解決方案裡。這些合作夥伴所提供的解決方案，不只頻寬更高、訊號傳輸距離更遠，而且更省電。這些特性正好滿足了AI伺服器與高效能運算系統最迫切的需求。TeraPHY是一款基於共振技術的矽光子元件，其尺寸只有傳統光學元件的千分之一，並且具有強大的可擴展性。一顆TeraPHY元件最高可以支援16個連接埠，每個連接埠則可支援16個波長，每個波長的最大資料傳輸率可達到64Gbps，因此一顆TeraPHY元件就能支援高達32.768Tbps的資料傳輸率。不過，在矽光子光源部分，由於雷射光源元件要在高溫環境下穩定運作，還有許多技術上的挑戰，因此目前Ayar Lab仍採取光源外掛的設計。Ayar Lab提供的SuperNova光源元件是一款支援多連接埠，多波長的雷射光源，可以在低於攝氏55度的環境中運作。 單光子偵測為矽光子技術開拓新應用陳書履則指出，矽光子技術除了應用在資料通訊外，還可以應用在物件感測，甚至量子電腦等領域。整體來說，目前通訊用矽光子技術因發展較早而最為成熟，若要進一步普及，面對的考驗主要來自商務層面跟生態系合作。至於在感測應用方面，傳統矽光子技術最大的技術挑戰在於如何提高矽光子元件接收端的靈敏度、並增加單位面積內感光元件數量以提升解析度及系統效能。相較起來，光程研創的鍺矽(GeSi)光子技術在靈敏度方面相較於傳統矽光子元件可大幅提升千倍以上，亦可以大型陣列方式提升解析度，甚至可以在室溫環境中偵測單一光子的存在。此一突破性的研究成果，已獲得自然(Nature)期刊的肯定，並於2024年二月線上發表和收錄於2024年三月號期刊中。能偵測在短波紅外光單一光子的能力，對於矽光子技術在非通訊領域的應用，是相當關鍵且極具影響未來技術應用的。從短距離生理資訊感測、中距離影像感測、AR/VR，到長距離光達應用，甚至量子電腦等領域，都需要非常靈敏的光子感測能力才能實現。在室溫中偵測單一光子的能力，對於矽光子技術在非通訊領域的應用，是相當關鍵的。從短距離生理資訊感測、中距離影像感測、AR/VR，到長距離光達應用，都需要非常靈敏的光子感測能力才能實現。SEMI秉持著促進產業鏈交流、協作，共同推動技術與市場發展的使命，將攜手與產業合作，把握矽光子所帶來的市場機會，與克服技術挑戰。接下來SEMI也將針對矽光子議題展開許多活動，不僅將在台灣設立矽光子產業聯盟，更將於今年SEMICON Taiwan國際半導體展中設立全新矽光子專區與矽光子技術論壇，讓產業界更了解矽光子技術與應用的發展脈動，預期台灣半導體產業在矽光子技術發展上將扮演關鍵角色引領全球。

自從全球工業4.0浪潮以來，製造業無不期盼透過資通訊科技，協助實現產線數位化，以提升產品品質與生產效率。而近年AI等創新科技湧現、以及疫情與戰爭帶來的衝擊，也都驅動了製造業加速邁向智慧製造，藉由可快速靈活調整的生產機制，快速回應來自四面八方的挑戰。 製造業轉型過程中，以半導體產業推動智慧製造的速度最快。這其中除了來自於市場與產業龍頭的驅動，背後功臣還有SEMI國際半導體產業協會所制定的 SECS/GEM標準，讓半導體廠中的各種生產設備，能在此標準通信協定上以自動化方式相互傳輸資料，扮演整個智慧製造藍圖的關鍵。 Table of ContentSECS/GEM標準定義SECS/GEM標準的通訊協定架構：SECS‐I 與 HSMSSECS/GEM標準的優異控制機制：SECS-II 與 GEMSECS/GEM標準的應用情境SECS/GEM標準的導入與企業人才培訓 SECS/GEM標準定義SECS標準的完整名稱是SEMI Equipment Communications Standard，而GEM 的英文全名是 Generic Equipment Model。SECS/GEM標準是由SECS I、HSMS、SECS II和GEM等標準組成，涵蓋完整通訊協定、多元控制、實施方法等三大部分。在1980年代以前，半導體生產環境中的各品牌設備，都是各自採用自家通訊標準，以至於設備之間資料交換難度高、且仰賴人工處理。SEMI 透過陸續制定相關標準，推動半導體產業朝向自動化發展。 SECS/GEM標準的通訊協定架構：SECS‐I 與 HSMS在SECS/GEM標準中包含兩種通訊協定，首先是以RS232介面為主的「串列通訊標準 SECS‐I (E4)」 ，這是半導體製造設備與主機之間的通信標準，涵蓋物理層、資料傳輸層，如：傳輸速度、資料格式、訊息結構等等，方便進行監視和控制。SECS‐I 採用半雙工訊設計， 設備和主機可發送和接收消息，當生產過程中發生異常時，設備能立即向主機通報，方便現場人員在第一時間進行處理。隨著傳輸速度快、部署容易的乙太網路普及後，SEMI也推出以TCP/IP協定為主的HSMS (High-Speed SECS Message Services，E37)，則是用來取代速度較慢的SECS I SECS/GEM標準的優異控制機制：SECS-II 與 GEM相較於SECS I、HSMS等標準，主要制定底層的通訊協定，SECS/GEM標準的SECS II則是規範應用服務在前述應用協定上的資料結構，如設備狀狀態、配方管理、資料收集方式等等，確保在超過上千個生產流程的複雜環境中，也能達成資料交換與設備控制的目的。至於SECS/GEM標準中的GEM，則是定義設備或應用程式的設備運作模式，並依照制定命令 (Command)、事件 (Event)、資料 (Data)等三種控制模式，滿足不同應用情境的運作需求。前面提到SECS I、HSMS提供進行雙向傳輸的通訊標準，所以可由主機、或操作員發送命令，要求設備執行特定的操作；而設備也能在發生特定事件時，主動通知主機或現場管理員，分享設備運作過程中發生的變化。至於設備和主機之間交換的資料，則涵蓋參數或狀態訊息等，這正是實施智慧製造的重要關鍵。除此之外，GEM標準也針對通訊狀態模型（Communication State Model）、控制狀態模型（Control State Model）、處理狀態模型（Processing State Model）等，制定詳細的標準與執行模式，確保處於不同生產環節的設備都能提供一致性的報告、並具備可管理性，方便半導體業者進行工廠監控和設備設備管理。 SECS/GEM標準的應用情境在完整定義應用程式與設備的運作之後，SECS/GEM標準能適用於多元應用情境，且隨著相關內容持續修正與增加，可預期未來會有更豐富的應用情境出現。在資料收集的部分，支援生產過程參數、事件日誌、警報訊息等即時資訊收集，若業者搭配後台AI主機進行分析，可即時掌握整體生產品質、設備健康狀況，進而在生產異常或生產品質下滑之前，即時採取相對應行動，有助提高整體生產效率與維持品質。在遠端控制部分，則允許主機系統發送命令以控制設備的運行，包括啟動、停止、暫停、恢復等操作。在設備參數設定部分，亦提供主機透過遠端機制調整設備參數的功能。此兩項功能，可大幅降低現場管理員的工作負擔，並且提高產線的稼動率。至於在事件報告部分，設備能在生產完成、警報觸發等事件發生時，自動向主機報告重要事件，有助於降低異常狀況的處理時間、提高產線利用率。由於SECS/GEM標準為半導體產業帶來的效益非常可觀，所以也在電子產業、太陽能等產業被廣泛採用，並依產業特性進行修改，成為邁向智慧製造的重要關鍵。 SECS/GEM標準的導入與企業人才培訓對於導入 SECS/GEM 標準的企業而言，不僅需要擁有完整的標準規範文件，更需要第一線研發人員對標準內容深入理解、融會貫通，若經營管理階層能夠提升相關技術概念，則能增進與工程人員的溝通效率。SEMI 作為制定SECS/GEM標準的機構，不僅擁有與標準相關的豐富資源，同時也有標準的培訓課程機制，期盼在半導體產業實施、導入SECS/GEM標準的過程中，提供完整顧問服務與技術支援。 如欲進一步了解 SECS/GEM 標準企業教育訓練，請與 SEMI 標準部門聯繫：Cher Wu [email protected]、Cheryl Chuang [email protected] *特別感謝喜士俊科技-楊辰隆Andy Yang擔任本文技術顧問#SEMI 國際標準SEMI 制定超過1,000項國際標準，包含設備硬體和軟體通訊協定、可追溯性、3D-IC、化合物半導體、廠房設備、微機電系統 (MEMS)、度量標準、矽晶圓、載體和自動化系統等。訂閱SEMI標準50 年來，SEMI 標準協助產業降低製造複雜性，從而降低客戶成本、提高供應商品質並縮短了產品上市時間。每年全球有超過 1,000 家公司購買並使用 SEMI 標準來改善製造營運，我們的客戶包含世界各地的大型晶圓廠、設備製造商、OEM和其他微電子產業組織。造訪SEMI標準官網

隨著演算法不斷進化，「AI人工智慧」鋪天蓋地襲來，生活中越來越多種的應用反映了人工智慧的價值，例如我們在使用電商購物時，網站推薦商品能夠切中消費者心中所需，數位機器人的對話也逐漸具備真人回應的精準與辨識度，而這一切的成果，都將仰賴大量數據資料與不斷強化的運算力來做為背後的支撐。 Table of content：AI晶片市場成長規模ASIC晶片的強項在哪裡？關鍵字一次看懂CPU中央處理器GPU圖形處理器FPGA現場可程式化邏輯閘陣列ASIC 特定應用積體電路雲端大廠Google、AWS、Meta及微軟等紛紛投入ASIC AI晶片市場強勢擴張，運算效能供不應求根據TrendForce研究報告指出，在數位化與智慧化趨勢推動下，包括智慧型手機、智慧音箱甚至是工業機器人等物聯網裝置設備都將不斷增加，加上自動駕駛、影像辨識與ChatGPT等應用，在在都加速了AI技術發展與晶片市場的擴張，預期在雲端運算、智慧車應用領軍下，將持續帶動市場高速成長，至2025年全球AI晶片市場規模將上看740億美元，2022～2025年的CAGR達到23.8％。從應用面的本質來看，隨著數據資料量體正不斷提升，從文字到影像的交互生成與轉換，這場AI運算的賽局已可預見過去單純以CPU（中央處理器）為首的裝置已無法滿足應用場景所需的運算效能；因此除了讓專注於GPU（圖形處理器）技術開發的NVIDIA、AMD近期聲勢大漲，ASIC（Application Specific Integrated Circuit）客製化晶片的抬頭，更是眾人關注的目標。 ASIC晶片的強項在哪裡？關鍵字一次看懂能夠處理不同的任務場景的優勢，是早年CPU被大量產用原因，AI應用早年聚焦在聲音影像的辨識，帶動了GPU的發展；但當運算需求無法被滿足時，更加專精、更符合某領域應用，針對特殊運算需求的客製化晶片ASIC就成了最佳解答。在分析ASIC客製化晶片為何能成為明日之星前，我們需要對於目前已發展的幾個重要運算處理器，先有初步的認識。 一、CPU中央處理器中央處理器 (Central Processing Unit) 可以視為電腦／裝置的大腦，負責執行整體協調，控制電腦與作業系統的各種指令，適合進行更為複雜的運算處理。 二、GPU圖形處理器圖形處理器 (Graphics Processing Unit) 採用平行運算架構，可以同時處理許多相對簡單的任務，加速處理效率，因此強項在於處理影像、圖片相關資訊，能同時進行大規模運算，在遊戲領域，影片剪輯及AI有絕佳著力點。 三、FPGA 現場可程式化邏輯閘陣列現場可程式化邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array）。晶片出廠後，能由使用者重新設定功能，調整它適合執行的任務以滿足場景所需，可視為半客製化晶片概念。適合在需要靈活性與可以重新配置的場景做發揮，包括通訊設備等，能更有彈性的適應不同演算法任務需求，惟晶片成本較高，不利於大量採用。 四、ASIC 特定應用積體電路特定應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit）即客製化晶片，顧名思義，針對特定且專門之應用需求開發的晶片，特別適合應用在單純的應用環境，但對於性能、與能耗有更高、更嚴格的標準需求，例如挖礦、特殊演算法的資料分析及推論等，其製造出來的晶片多半僅能滿足單一場域的應用，無法相容於其他應用場域。 如上圖，想像不同的運算處理器就如同公司裡各式各樣的員工，各擅勝場：CPU 是全能性的通才，不僅加減乘除都會做、連複雜的一元二次、三元二次題目都能解，然而像這樣的人才不僅數量較少、薪資也相對高昂；GPU則是在某些專業領域表現特別突出，但也有比較做不來的工作，例如特別會算加法和減法，其他項目是弱項；FPGA 員工適應力強、配合度高，無論指派到哪個部門都能工作，缺點是雖然什麼都學得會、效率卻不高；而 ASIC 則像是公司為了某項任務特地培養的專案人才大軍，例如訓練出一批超級擅長算乘法的員工，這批員工除了乘法以外不具備其他專業，不過當他們集體專注在處理大量的乘法業務，對公司來說平均成本更佳、效率也達到最大化。晶片的表現，不外乎從「效能」、「功耗」及「應用場域」三者間的表現去評斷，在開發運算架構時，就如同企業招募不同專長的人才一起工作一樣，如何配合任務去設計電路為晶片找到最佳的表現空間、發揮價值就更顯重要。 如何在既有的系統及成本下提升運算效能、降低資料傳輸距離以減少能耗損失、避免產生過高熱能等，都是考量。以CPU與GPU為例，CPU多以下達指令並處理邏輯運算為主，但一次只能執行一個任務，在處理影像及巨量資訊時的速度相比具備平行運算能力、能夠同時執行很多任務的GPU要來的慢，但兩者間並不互斥、反而能共生共榮，在CPU的帶領下發揮GPU的算力，讓電腦與設備能有絕佳效能，同時透過先進製程輔助讓算力大增之餘，也可有效降低能耗。特別是在AI時代下，各式的應用擁有各自的演算法，即便是相同的演算法，訓練(Training)以及推論(Inference)的需求也不盡相同，如何在打造AI雲端伺服器如何同時滿足「效能」、「功耗」及「應用場域」進而到整個系統建置的成本，並為未來的擴充或任務轉換保留相對應的空間…等，都讓業界思索找出能更完美契合的那塊晶片拼圖，這也讓FPGA與ASIC找到了著力點。至於FPGA與ASIC的差異何在？FPGA可視為隨意塑型之黏土，面對不同應用場景能有比CPU、GPU更彈性的調整空間，搭配合適的軟硬體整合，可以針對不同的應用場景進行細緻的軟硬體調整，來達到最佳化的效能，為既有的系統架構提供了彈性，充分發揮加速運算效能表現，這在系統開發初期尚須進行微調的狀況下尤為重要。而ASIC則完全針對單一應用場景進行全客製化設計，開發時間與成本上相對FPGA大，但卻能更吻合某特定領域之所需，當人工智慧發展越趨成熟、產業應用朝向單一領域專精發展，ASIC 將在運算上成為不可或缺的得力助手；以AI晶片舉例，GPU雖可以滿足大多數基本運算的要求，但ASIC則能再更進一步瞄準單一場域執行任務，更加精準針對自身的需求進行匹配，獲得更好的效能及功耗，整體的能耗比甚至能較GPU好上數倍，大量導入的情況下甚至能攤提開發的費用，反而有助於降低成本。 搶進投入ASIC晶片！雲端大廠追求效能，創造兆元市場規模正因ASIC的導入能更精準針對特定領域、特定產品提升運算力表現，同時有效節省能耗，這也讓雲端大廠包括Google、AWS、Meta及微軟等紛紛投入。以Google來說，其自行研發的TPU晶片能達到2-3倍的效能提升；AWS也同樣為了提高效能搶進ASIC市場，提供每瓦50%的性能提升，讓客戶可以擁有更快、更經濟的方式訓練大型模型；而Meta所開發的客製化加速器「MTIA」則可以創造2倍的性能提升。在在顯示雲端業者已經開始在差異化的應用上，以ASIC晶片提供客戶更優異的AI解決方案。根據摩根士丹利的報告，2027年時這類ASIC晶片在雲端半導體市場將有機會從現在的個位數占比成長至30％。Global Information也指出，ASIC市場規模將在2030年來到345億美元，不過該項產品的研發成本仍是小型企業發展的重要障礙。從半導體產業的生態來看，晶片開發需投入大量人力與資金成本，這意味著雲端業者可能要自組IC 設計團隊；與此同時，晶片製造的成本也隨著先進製程技術演進而飛漲。也因此，運算的成本與效益，將會成為投入特定領域運算需求時的重要考量。台灣半導體產業作為全球科技業者背後重要的供應鏈，面對這場AI賽局與ASIC晶片的研發，依舊是充滿機會。以「晶圓製造」跟「封裝測試」環節來說，客戶下單晶片的需求提升，勢必將帶動產業發展，而手握先進製程與先進封裝等關鍵技術的業者，更是這群雲端業者不可或缺的夥伴。至於在開發ASIC晶片比較有關聯的上游IC設計端來說，若擁有重要IP或關鍵人才，將有機會成為雲端業者開發ASIC晶片的重要合作夥伴。 結語再回到那個令使用者驚艷的精準廣告投放場景，正因為有了過去CPU與GPU將大量資料進行運算分析，產生出初步的模型（Model），成為了個別場域應用的基石。而雲端業者投入ASIC的開發，則在不產生更多能耗下，利用更強的晶片效能處理更大規模的AI模型幫助廣告投放變得更貼近、更快速。「精準」的最後一哩路，就是以ASIC為首的客製化AI晶片所能發揮之處。綜觀來看，各項AI晶片皆有其優勢與弱點，端看應用面如何從效能、表現、成本等進行全面評估。而GPU依舊能發揮重要角色，扮演AI伺服器與主要運算力的幕後功臣；至於如何安排ASIC、FPGA接棒在不同領域的應用發揮價值，讓客戶能更快速獲得解決方案，也是目前雲端業者的機會與挑戰。 【延伸閱讀】半導體是什麼？晶片產業一次看懂 立即閱讀【延伸閱讀】先進製程領軍：全面剖析半導體產業突破摩爾定律的極限 立即閱讀#關於SEMI國際半導體產業協會成立於1970年，SEMI於全球設有10大營運據點，並於1996年正式成立SEMI國際半導體產業協會台灣分會，致力協助連結全球半導體和電子設計及製造供應鏈3,000多家會員企業，以及150萬名專業人士。自同年起固定舉辦年度SEMICON® Taiwan國際半導體展、國際高峰會與各項大型技術論壇，持續推升台灣之國際影響力及競爭力。SEMI國際半導體產業協會始終秉持客觀中立原則，並以誠信、透明、敏捷為核心價值，為台灣企業會員提供半導體產業智庫角色，促進國際間產、官、學、研各界深度交流，推動台灣半導體產業與全球接軌，搭建雙向溝通對話機制。SEMI國際半導體產業協會目前在台灣成立十八大技術委員會，以持續推動設計、裝置、設備、材料、服務和軟體方面的產業成長和技術創新為目標，並竭力提供企業會員完整的市場產業情報、標準制定、政策倡議、人才培育、永續發展、供應鏈管理和各式計劃協助，助力會員應對產業挑戰。更多資訊歡迎瀏覽www.semi.org，或加入SEMI Facebook粉絲團、SEMI LinkedIn。 SEMICON Taiwan 國際半導體展SEMICON Taiwan 國際半導體展不僅匯集全球具影響力廠商、人才和技術，創造新市場機會，更是台灣最國際化且唯一的半導體專業展會。SEMICON Taiwan 2024 | 9月4-6日 | 台北南港展覽館一館 二館 | 了解更多