SEMI 國際半導體產業協會

SEMICON 2019 國際半導體展 微機電暨感測器論壇會後報導 隨著感測器與頻寬成本的降低，物聯網開始逐漸普及，生活中已經到處可見智慧設備，它們能夠採集周遭環境數據，藉此自動化人們的生活，小至智慧型手機、穿戴式裝置，大至家居電器、汽車產品都導入了感測器應用。 現有物聯網系統仍停留在簡易監控與分析，但是當人工智慧技術成熟，將賦予物聯網系統物體辨識、聽覺，使得傳統物聯網進化成「智慧物聯網（AIoT）」，推動更複雜的應用場景，因此對於感測器晶片的功能、體積與可靠度要求也會更嚴苛，背後微機電系統（MEMS）則扮演著關鍵的角色。 今年 SEMICON Taiwan 微機電暨感測器論壇（MEMS Sensor）邀請半導體各界專家進行橫跨上中下游的合作對話，形塑下一波微機電系統感測器的產業面貌與市場商機。 跨產業合作是車用半導體趨勢 車用半導體是感測器產業的重點市場，傳統車廠逐步轉型打造智慧化汽車，試圖帶給車主便利、安全兼顧娛樂的多元駕駛體驗，為了更有效感知車體內外部的環境資訊，汽車必須部屬更多的感測器，未來感測器晶片的體積仍會繼續縮小以符合有限的車體空間。 針對這項趨勢，奧迪半導體策略負責人 Berthold Hellenthal 說明 3D 晶片技術將整合多項功能到單一晶片中，可以提高穩定度並縮小體積，舉例來說，最新的半導體技術能減少車體門把感測器的體積達 90% ，讓車門具有更輕巧、自由的設計。 除此之外，他多次強調汽車價值鏈已經轉變為跨產業合作，未來汽車產業不再封閉，而是需要跨產業進行對話，其中自駕車運用了高度複雜的人工智慧技術，將進一步提高半導體與汽車產業的整合程度。 (圖一)Berthold Hellenthal指出，目前大部分的汽車創新皆脫離不了半導體技術，其中最關鍵的就是智慧汽車所搭載的眾多感測器，如雷射雷達、超聲波感測器、360度無縫環景系統及導航裝置（GPS）等相關設備，藉由提高微機電感測器的數據傳輸率與解析度，再結合高速處理器與高速網路，可創造更智慧的自動駕駛系統。 邊緣運算與感測器密切結合 邊緣運算（Edge computing）是物聯網系統中極為重要的環節，最受矚目的無人車由於需要大範圍聯網，為求最佳化數據運算效率以提升可靠度與安全性，自動駕駛系統多仰賴邊緣運算提高資訊反饋的速度與效率，而其運作機制就是由大量車體配備的微機電感測器負責採集周遭的環境數據，再透過高運算能力的邊緣運算系統進行資訊的處理，並將運算結果依需要回傳至終端設備或上傳雲端，藉此同時得到最佳的通訊能力和應變速度。 雖然實現自動駕駛還有很長一段距離，微機電領導廠商Bosch 亞太區總裁 Fouad Bennini 提到，現在一部車已經配備超過 40 個微機電感測器，未來感測器數量勢必隨著功能性的提升而大幅增加；隨著物聯網系統愈趨複雜，難題也會愈來愈多，像是網路頻寬、延遲、能源消耗、系統可靠度等，都是必需一一克服的問題。為了減輕中央伺服器的運算負擔，未來多數的運算都會移到邊緣裝置完成，而邊緣運算在結合了人工智慧技術以後，系統的運算負擔將會大幅上升，使得未來智慧汽車邊緣運算系統的設計難度更加具挑戰性。 (圖二)Bosch 亞太區總裁 Fouad Bennini認為，未來多數運算都會從雲端伺服器轉移到邊緣裝置完成，而愈趨複雜的人工智慧技術將使系統的運算負擔大幅上升，對邊緣運算系統設計是一項很大的挑戰。 同樣地，聯發科協理林宗瑤提出 AI正從雲端轉移到裝置終端的概念，他點出深度神經網絡(Deep Neural Networks) 運算效率的快速提高，正為更多邊緣AI應用提供技術上的支援，因此數據採集與人工智慧演算從雲端向終端裝置發展，將會是未來的趨勢。另外，為了改善深度學習模型的運算效率，他認為可以從軟體層面著手降低學習模型的浮點精度，以節省數倍效能；硬體方面則建議改採人工智慧處理元件 APU (AI processing unit) ，與傳統中央處理器 CPU 相比，APU擁有快 20 倍的運算效率，同時可節省 55倍的能耗。 林宗瑤也提到，事實上針對邊緣運算， IC 設計業者皆致力研發更先進的 AI 晶片架構，以從軟硬體雙向改善 AI 推論演算法的效率，藉此提昇如影像即時演算與處理的效率。 微機電系統賦予感測器更多功能 針對手持裝置的攝影功能， MEMS Drive Inc. 執行長Colin Kwan解釋提升影像拍攝穩定度的技術原理，例如電子防手震（EIS）得益於軟體演算力增強，大幅改進了穩定度補正能力，但目前尚無法補正光圈外的震動，因此不適用於震動過大的戶外環境，比如腳踏車行進時的攝影情境。 (圖三)Colin Kwan強調光學防手振（OIS）對於行動攝影穩定性的效用，手機廠可利用整合進相機模組的 MEMS 多軸運動感測器偵測拍攝震動的角度與幅度，反向從基本面補正影像以提升拍攝的穩定度 。 談到行動裝置，微投影可能是下一個發展新方向，ULTIMEMS共同創辦人傅治中表示，微機電鏡在微投影機技術中是重要的零組件，作為雷射掃描應用的核心，單一低功耗、多角度投影的微機電鏡就能產生高解析的影像輸出，未來可整合應用在 AR 眼鏡、微投影機等設備中。 醫療產業也是感測晶片的潛力應用領域， Spectrochip 創辦人柯正浩教授表示，他們團隊將光譜儀縮小成一塊光譜感測晶片，同時具備高解析度的檢測能力，可利用光波的模式變化檢測病患的生理狀態。他指出，由此晶片測量數據，正確度可逼近醫院等級的檢驗器材，且晶片體積遠小於大型的光譜儀器，檢測過程更不需等待，同時檢測數據也能透過手機 APP 上傳至雲端用於後續分析的過程。 業界專家們提出了許多感測晶片的創新功能，從車用電子、行動裝置、邊緣計算、 AR 投影到醫療檢測，但晶片設計的功能越多，也考驗著背後製造商的技術能力。 感測器創新關鍵：奈米壓印製程 當先進感測器體積更小，代表刻印在基板上的圖形解析度必須提高， MEMS 製程壓印技術正從微米壓印（Micro Imprinting）轉向更精細的奈米壓印（Nano Imprinting）製程，可以在同樣面積的基板上轉印並蝕刻出更精細的圖案，解析度可達到 50nm ，而且成本遠比微影曝光製程來的低廉。 由於消費型電子是感測器產業中規模最大的市場，智慧型手機對於感測器的創新尤其要求，例如螢幕下指紋辨識成為今年最熱門的創新，因此智慧型手機也成為這項先進製程可應用的主要領域之一。 對此，安可光電副總經理王威翔博士展示了奈米壓印與蝕刻技術的產品應用，包括螢幕下指紋辨識如何克服手機面板厚度與底下微型感測器的實作問題，以及光波導 AR 裝置的光學玻璃表層要經過特殊的壓印與蝕刻處理，才能順利將光線輸出到人體眼睛前方成像——這些製程都需要更高解析度的壓印技術。他強調奈米壓印具有低成本、高彈性的優勢，未來光學產業將廣泛應用奈米壓印技術。SUSS 產品經理 Margarete Zoberbier 則於論壇中分享他們如何利用創新材料製造更耐用的壓印設備，且針對不同解析度的製程提供適合的設備及材料方案。 (圖四)EV Group 技術總監 Markus Wimplinger 也認為，奈米壓印製程對於未來 AR 光學裝置十分重要，因為高解析度的壓印技術能打造出高精度的光學構造。 SPTS 產品經理 Richard Barnett 則深入探討利用 關鍵零組件VCSEL 作為紅外線光源、廣泛用於從汽車駕駛監控到家用設備手勢控制各種3D 感測應用的技術原理。隨著感測器技術演進，高階感測器製程從 8 吋過渡到 12 吋晶圓，良率仍然是最大挑戰，Lam Research 資深策略行銷總監 David Haynes 表示他們為先進感測器提供設計、量產模擬工具以及技術支援，協助半導體業者解決先進感測器的量產問題。 根據現場講者的分享內容，不難看出 MEMS 正在經歷製程轉換期，半導體設備商除了提供更高精細度的製程，也發展用於智慧型手機、 AR 裝置的光學感測晶片，為其解決量產問題，其中奈米壓印是備受矚目與看好的先進製程技術。 感測器市場深具成長潛力，但客製化要求更高 2019 年是物聯網應用爆發的一年，對於接下來的產業趨勢，京元電子研發中心協理陳文如認為，第一波MEMS感測器革新來自消費型電子產品，並且重塑了半導體供應鏈，而智慧感測系統則會成為第二波革新動能，還會改變市場對於感測系統與架構的設計共識。她預期邊緣 AI 與對應的智慧感測器技術，在未來數十年內將是主流趨勢。 另一方面，陳文如也提醒感測晶片的穩定性是不可忽略的要素，尤其是在自動駕駛、生物感測等領域，尤其感測器需要長時間穩定運作，一旦出錯將造成難以估計的損失，因此晶片可靠度將成為一大挑戰，內建自測試（BIST）將會是智慧感測器晶片必要的功能。 (圖五)陳文如表示晶片的穩定性是不可忽略的要素，為了因應晶片可靠度的挑戰，內建自測試（BIST）將會是智慧感測器晶片必要的功能。 ASMPT的產品行銷總監 Chris Yeung 認為，感測器會隨著物聯網、人工智慧與 5G 技術蓬勃發展，有趣的產品應用會越來越多，但晶片客製化要求隨之提升，對應的感測器晶片包裝設備必須要具備彈性以及成本優勢，才能為客戶提供具競爭力的產品。 綜觀車用 MEMS 市場，來自 Yole Development 的分析師 Mario Ibrahim 指出，2018 年車用半導體是僅次於電子消費品的第二大市場，規模達到 23 億美元，預計未來 5 年的年增長率可維持 5% 左右，但車用 MEMS 目前面臨很高的成本壓力，雖然在數量上會有所成長，但不一定會推動營收成長。 MEMS 感測晶片的發展焦點正從消費型電子轉移至智慧感測系統，後者普遍用於智慧汽車、人工智慧、醫療檢測、AR 裝置等，而先進 MEMS 感測晶片將賦予更優秀的感測功能、可靠度、整合度及能源管理，同時兼顧客製化需求與成本，將為更複雜的應用場景提供完整的解決方案。

SMC 策略材料高峰論壇會後報導 物聯網、工業自動化、人工智慧、自動駕駛、5G通訊等應用對晶片性能要求越來越高，為此，除了半導體技術、架構須持續演進外，材料也是推動半導體先進製程的其中一項關鍵。為此，SEMI國際半導體產業協會特於SEMICON Taiwan 2019國際半導體展會期間首次舉辦「Strategic Materials Conference策略材料高峰論壇」，連結產業生態系中的領導業者和關鍵人物，共同探索微電子產業中對於新材料的需求、封裝和提升設備表現的最新議題。 半導體製造業者與材料商合作更緊密 半導體產業是日常生活中不可缺少的元素，大量量產的半導體產品若品質、可靠性，或是供應等出了問題，都會對這個社會產生重大的影響。也因此，重視製程和產品品質是半導體產業的長期目標。 (圖說一) 台積電品質暨可靠性組織長何軍表示，任何一種原材料的微小波動都有可能會直接影響半導體產品的品質和生產線的穩定性。 台積電品質暨可靠性組織長何軍指出，隨著技術節點不斷縮小，半導體的製程視窗(Process Window)越來越緊湊，任何一種原材料的微小波動都有可能會直接影響半導體產品的品質和生產線的穩定性。也因此，晶片製造商必須與材料供應商緊密合作，以便提高上游零組件的材料品質，確保下游製程的產品變化在誤差範圍內。為此，台積電便致力和材料行業合作進行缺陷檢測，透過過程檢測、材料表徵偵測等方式，可提升材料品質。該公司堅信這種雙贏的夥伴關係，將使不可能的技術變成可能，並履行半導體產業所期望的社會責任。 日月光集團副總經理張欣晴則是呼應何軍的看法，以毫米波天線封裝(Antenna in Package, AiP)設計為例解釋，現今封裝製程必須考量許多材料種類的特性，並緊密的跟有機基材的供應鏈進行配合。因為隨著AiP在不對稱、堆疊和混合類型的有機基板上發展，這些性能必須仔細優化，同時像是結構和電氣等，也是必須考慮的因素，如此一來才得以實現高性能、高可靠性且高產量的產品。 (圖說二) 日月光集團張欣晴副總表示，在有機基板上以不對稱、堆疊或是混合多種材料封裝時，需將各種材料特性考量進去，並針對結構及電性做優化，才能做出高性能且高可靠的產品。 實現先進製程　導入新材料勢在必行 除了台積電、日月光等晶圓代工、封裝廠於論壇中說明半導體產業與材料供應鏈的緊密合作外，眾多材料供應業者也於論壇中一一說明新材料對先進半導體製程的重要性及相關解決方案。 現今半導體和消費電子產業對於產品的功能和外型要求越來越高，再加上製造技術有著顯著的進步，使得玻璃材料開始逐漸導入半導體製程之中。康寧(Corning)商業總監Rustom Desai表示，像是扇出封裝這類的半導體封裝製程中便以玻璃材料來解決翹曲問題。另外，像是微型化感測器(Miniaturized Sensors)、高品質擴增實境光學元件(High-quality Augmented Reality Optics)等也因應消費電子產品中的微光學(Micro-optic)應用，增加對玻璃材料產生需求。 (圖說三) 康寧(Corning)商業總監Rustom Desai指出，隨消費電子市場對產品功能及外型需求越趨嚴格，玻璃材料逐漸在半導體製程中扮演關鍵角色。 而默克材料(Merck Group)光刻材料負責人曹毅與JSR株式会社研發部總經理木村徹同步表示，在過去的幾年裡，導體微縮發展已持續了50年，並且會在未來的10年結合各種設備和製程技術而有更進一步的擴張。為降低晶片設計的粗糙度和缺陷率，使晶片產量、性能更上層樓，光阻劑需要同步升級，不僅顯影過程獲得更精密的圖案，更減少殘留，實現7奈米以下的製程。 英特格(Entegris)資深首席科學家鄭君飛則表示，要強化晶片效能，不外乎就是從三大面向著手，分別是製程、架構和材料。製程方面就是不斷朝微縮化發展，像是從16、14奈米一直邁進到7奈米、5奈米等；而架構則是從Planar到FinFET，再轉向GAA發展。然而，當製程、架構開始遇到瓶頸(如技術、成本)而難以有效增強晶片性能時，便可從材料著手。 像是在GAA結構導入鍺(Ge)，可以提升P型金氧化半導體(PMOS)電晶體速度，有利在5奈米下的製程實現減少耗電、提升性能的目標；或是當電晶體體積縮小，尤其在10奈米以下的製程，傳統的銅 (Cu) 導線將會到達微縮下限，銅線電阻會迅速增加，若改用較薄阻障層的鈷金屬，則可規避掉這個問題。慧盛材料化學平面化(Planarization)副總裁Laura Matz則進一步指出，使用數據分析和預測模型對於提高材料品質有著極大的幫助，採用預測模型將可使材料供應鏈擁有更好的質量及供應產能。 MLI工業銷售與業務發展副總裁Mark Joseph Willey則從化學品的角度說明，品質的提升著重在減少顆粒(Reduction of Particles)、微量金屬(Trace Metals)和改善製程的控制上。這些改善需依靠更好的過濾器、製程控制技術等，以實現更好的半導體生產品質。 日立化成(Hitachi Chemical)助理副總裁Keiichi Hatakeyama最後總結，近年來AI、雲端、5G等各式創新應用發展不停加速，且2020年皆會有相關產品開始量產。而這些應用的設備所使用的材料必須和以往不同，因此導入評估解決方案對於加速開發過程非常關鍵。 SEMI材料委員會在台積電陳明德副處長的帶領下，藉由定期會議及技術研討會，匯聚跨領域產業專家，針對產業共同面對的挑戰，商討解決對策，加速半導體先進製程的發展速度。更多材料相關的活動，請至SEMI官網查看。 (圖說三) SMC 策略材料高峰論壇 邀請全球材料領域專家，全面探討半導體材料在先進製程演進下的變革。(上圖由左至右) 上圖左 陳致遠/副總經理/華立、曹毅 / Head of Lithography Materials, Global Product Management / Merck Group、Jean-Marc Girard / CTO / Air Liquide、陳明德 / 副處長 / 台積電、鍾怡歡 / 副總經理 / 光洋應用材料、Roderick Chen/TS D Specialist/Dow Chemical Taiwan、鄭君飛 / Senior Principal Scientist / Entegris、 Toru Kimura 木村徹 / Officer and General Manager of R D / JSR 株式會社 (下圖由左至右) Keiichi Hatakeyama / Assistant Vice President / Hitachi Chemical、Mark Joseph Willey / VP of Sales and Business Development / MLI、Torsten Stoll / VP of Marketing and Business Development​ / Nova、陳明德 / 副處長 / 台積電、Laura Matz / Vice President – Planarization / Versum Materials、張欣晴 / 副總經理 / 日月光集團、簡正安 / Industry Account Manager / Chemours、Mark Thirsk / Managing Partner / Linx Consulting

SiP Global Summit 系統級封測國際高峰論壇會後花絮報導 人工智慧(AI)與5G將成為推動半導體未來十年成長的重要動能，為了提供更高的運算效能，處理器核心數量以及其所搭配的快取記憶體容量、I/O數量都呈現指數型暴增。這些發展使得IC設計業者即便使用最先進製程，也很難把晶片尺寸變得更小。不僅如此，如果按照傳統設計方法，晶片面積還越來越大，在某些極端狀況下，甚至還出現一片12吋晶圓只能生產十多顆，甚至不到十顆晶片的情況。如果再把良率因素考慮進去，採用這種設計方法製造出來的晶片，單顆成本恐將突破新台幣100萬元，這顯然不是晶片設計業者跟客戶所能夠接受。 除前段製程微縮越來越困難外，5G對高頻寬、低延遲與大量連線的要求，使得通訊晶片必須要有更高的整合度，才能滿足5G提出的效能標準，再加上絕大多數物聯網裝置都有嚴格的成本、功耗與外觀尺寸限制，通訊晶片業者如果不想辦法利用先進封裝技術，把更多通訊元件、甚至天線整合在單一封裝內，形成完整的微型通訊模組，將難以滿足應用市場需求。另外，為滿足AI人工智慧晶片所需要的高速運算能力，將一顆SoC設計切割成Chiplet，再用先進封裝技術提供的高密度互聯將多顆Chiplet包在同一個封裝體內，將是未來的發展趨勢，而這個趨勢也會讓原本使用不同工具鏈跟設備的前後段半導體製程，變得越來越相似。 同質/異質整合攜手　共同因應AI與5G挑戰 AI跟5G正好代表著兩種看似截然不同，但其實異曲同工的半導體產業發展方向—同質整合(Homogeneous Integration)與異質整合(Heterogeneous Integration)。而且在許多情況下，這兩種整合其實是同時並存的。 針對同質整合，台積電研發副總經理余振華(圖1)表示，不管是依循摩爾定律(Moore’s Law)的道路進行製程微縮，抑或是採用先進封裝技術，把不同晶片整合在同一個封裝體內，客戶追求的目標永遠都一樣—用更低的成本來實現電路功能。因此，除了製程微縮之外，如果有其他技術選項可以達成這個目標，客戶當然會樂於採用。而同質整合跟異質整合之所以興起，就是因為這兩種先進封裝技術，能夠有效降低成本。 (圖1) 台積電研發副總經理余振華表示，為協助客戶降低晶片生產成本，同質/異質整合並用將是未來的發展方向。 同質整合通常應用在處理器或邏輯晶片上，這類晶片為了提供更高的效能，滿足AI運算需求，不僅核心數量越來越多，核心旁邊配置的快取記憶體容量也跟著變大，I/O的需求也跟著暴增。如果繼續採用傳統SoC的設計思維，不把這類大型晶片切割成多顆小晶片，再用先進封裝技術整合起來，其生產良率會受到極大影響。 另一方面，把SoC按照功能進行切割，也有助於實現IP重複利用，並且讓設計最佳化。一顆SoC裡面，其實有很多電路不適合用最先進的製程技術生產，例如記憶體、I/O跟其他與類比/混合訊號有關的功能電路。與其將所有功能都整合在一顆晶片上，把這些電路功能切割開來，用性價比更高的製程來生產，反而更具經濟效益。這個觀念就是所謂的異質整合。 同質整合搭配異質整合的案例很多，台積電也已經有許多客戶成功開發出這種採用混和架構的產品，例如賽靈思(Xilinx)的高階FPGA，一方面使用同質整合，把一顆大型晶片切割成多顆小晶片，再利用CoWoS整合；另一方面，該公司的FPGA旁，還有多顆HBM記憶體，同樣利用CoWoS進行整合，以獲得更大的記憶體頻寬。 不過，由於CoWoS的成本高昂，在很多情況下已超過客戶可接受的門檻，因此成本相對低廉，但效能較低的InFO，獲得更廣大的客戶群青睞。此外，InFO的結構還在持續進化，且目前台積電InFO的線寬/間距(L/S)已經可以做到2/2微米；在實驗室裡面，甚至已發展出1/1微米以下的技術，且層數還在持續往上疊加，因此InFO家族的性能正在逐漸逼近CoWoS，也開始有網通晶片廠開始使用InFO。 至於在CoWoS方面，由於矽中介層(Si-interposer)的成本偏高，因此台積電3DIC處長鄭心圃透露，該公司內部也在發展以有機材料取代矽中介層的CoWoS，盼藉此提供客戶更多選擇。 除了成本考量外，從技術角度來看，IC設計者未來在開發新晶片時，也必然要導入同質/異質整合。聯發科副處長邱寶成(圖2)就指出，雖然先進製程可以做出更小的電晶體，但功率密度並未跟著電晶體縮小而下降。 (圖2)　聯發科副處長邱寶成認為，藉由先進封裝實現同質/異質整合，可有效協助設計者降低晶片的功率密度。 以聯發科目前功率密度最高的晶片為例，其功率密度可達380W/平方公分。用電熨斗做為比較生活化的比較基準，大家都知道電熨斗很燙，但其實電熨斗的功率密度只有10W/平方公分，由此可見功率密度對晶片設計業者帶來的挑戰是多麼艱鉅。 把晶片設計適當分割開來，不只可帶來良率提高，成本下降的經濟效益，對於降低功率密度也有幫助。不過，由於AI、5G應用對晶片效能跟I/O數量的需求很大，IC設計者不希望在這方面有所妥協，因此聯發科非常樂見各種更先進的互連封裝技術出現，讓晶片設計業者可以有更多選擇空間。 實現Chiplet願景　打造生態系統最迫切 針對Chiplet概念，加州大學洛杉磯分校(UCLA)特聘教授Subramanian Iyer(圖3) 進一步闡釋，這是一種彌補摩爾定律的設計理念。 雖然半導體製程持續進步，讓晶片上的電路越來越細微，但我們可以很容易觀察到，為了解決更複雜的問題，晶片設計業者在晶片上整合了更多運算核心、更大的快取記憶體，結果就是晶片的尺寸不僅沒有縮小，反而還越來越大。此外，為了實現更高的運算吞吐量，先進晶片中I/O所占的面積跟消耗的功率，也比以往更多。 晶片尺寸變大，最直接的衝擊就是生產良率降低。如果能將晶片設計合理地切割成許多小Chiplet，再透過先進封裝把這些Chiplet整合在一個封裝體內，晶片的生產成本會比用單一SoC低廉，且未必會在封裝尺寸上犧牲太多。 當然，先進封裝會帶來許多新的技術挑戰，例如機構可靠度、時脈分布、電源分配、互連線路如何實作等，但根據目前的技術發展狀況，這些都是可以克服的。 (圖說3) 加州大學洛杉磯分校(UCLA)特聘教授Subramanian Iyer解釋，將大尺寸晶片切割Chiplet再整合進同一封裝體，可解決良率及成本問題。 其實，異質整合並不是全新的概念，是因為矽晶片開始被當作封裝材料運用，開啟了更多可能性，例如Chiplet，才開始引起產業界的大量關注。展望未來，如果生態系統配合到位，要把資料中心所需要的功能都整合在一片晶圓載板上，也不是不可能。 然而，建構生態系統就是Chiplet目前所面臨的最大挑戰。因為採用Chiplet設計，意味著生態系統內的所有廠商都必須通力合作，並適度調整自己的商業模式，才有可能克服因為採用Chiplet所帶來的技術挑戰。 研究機構Yole Developpement首席分析師Santosh Kumar(圖4)也指出，在5G跟AI的帶動下，市場對先進封裝技術的需求將出現明顯成長，從2018到2024年間的複合年增率(CAGR)將高達8.2%，遠優於其他傳統封裝的2.4%。Yole對先進封裝的定義包含了嵌入裸晶(Embedded Die, ED)、扇入式晶圓級封裝(Fan-in WLP)、覆晶(FC)封裝、扇出式(FO)封裝與矽穿孔(TSV)。 不過，先進封裝的市場規模雖然快速成長，供應鏈的關係也會變得比以往更複雜。截至2018年為止，OSAT業者還是先進封裝最主要的供應者，但IDM跟晶圓代工廠已經拿下近4成市場。展望未來，許多EMS/ODM公司將會進入傳統封裝領域，例如Jabil、鴻海等；基板/PCB跟晶圓代工業者則會分食部分先進封裝的市場大餅。因此，OSAT廠商必須學會更靈活地因應新的產業環境。 (圖說4)Yole Developpement首席分析師Santosh Kumar指出，在5G跟AI的帶動下，市場對先進封裝技術的需求將出現明顯成長。 OSAT展現先進封裝實力 面臨全新的市場挑戰，封裝業者也已經做好因應準備。對封裝廠來說，因應未來的競合局面，關鍵武器有二，一是提供多樣化的技術選擇，二則是更有競爭力的成本結構。 日月光資深副總陳光雄(圖5)表示，5G跟AI將是未來帶動半導體產業成長的重要引擎，而且會進一步拓展半導體應用的觸角。對OSAT廠而言，這意味著新的客戶族群，以及新的封裝技術需求。 近幾年日月光在封裝技術多樣化上面下了許多功夫，除了一般常聽到的2.5D、3D封裝之外，還有許多針對垂直應用設計的封裝方案，例如針對5G毫米波的整合天線封裝(AiP)、針對電源管理設計的電源SiP，還有專為整合生物感測器、指紋感測器的感測器模組封裝，以及汽車電子元件專用的封裝等。 (圖說5) 日月光資深副總陳光雄直言，AI及5G的發展，將對專業封測業者帶來新的商業模式。 力成副總經理方立志(圖6)則指出，除了多角化的技術布局外，對封裝廠而言，如何降低成本，增加客戶的設計彈性也很重要。在降低成本方面，先進封裝最大的成本風險因子其實是把故障的晶片跟正常的晶片封裝在一起，結果得到無法正常工作的模組。這點在晶圓對晶圓(Wafer to Wafer, W2W)封裝上尤其明顯，因為沒辦法事先鎖定KGD、剔除故障晶片。 因此，如果產品中會使用到非常昂貴的晶片，Chip Last的封裝流程才是比較合理的選擇，因為封裝之前可以對晶片進行詳細檢測，鎖定KGD。 除了用流程來降低成本外，面板級封裝(Panel Level Packaging, PLP)也是OSAT廠降低成本的利器。相較於晶圓級封裝，面板級封裝可以有更高的量產效率，從而降低封裝的成本。 L/S迅速微縮　封裝難度/可靠度挑戰大增 其實，把時間往回推一年，在2018年的系統級封測高峰論壇上，除了CoWoS之外，業界能提供的扇出(FO)封裝技術，L/S大多還只能做到10/10微米，但一年之後，2/2微米已經成為新的標準，而且RDL的層數已經迅速推進到4P5M(四層有機聚合物，五層金屬層)。由此可見晶片客戶跟半導體製造業者對先進封裝技術的強烈需求。 (圖說6) 力成副總經理方立志指出，先進封裝最大的成本風險因子其實是把故障的晶片跟正常的晶片封裝在一起，結果得到無法正常工作的模組。 然而，更細的互連線路、更多層數的立體堆疊，不僅需要新的材料跟製程設備，也使得封裝的生產良率、可靠度面臨更嚴苛的挑戰。有鑑於此，材料、設備商紛紛推出新一代材料或製程設備機台，如Atotech、Brewer Science、EV Group、K S、Lam Research、SPTS、Smoltek、SÜSS MicroTec、千住金屬(SMIC)等。這些廠商提供的解決方案，讓台積電、日月光、力成跟艾克爾(Amkor)等前後段業者得以將先進封裝推向量產。 而在確保生產良率跟封裝可靠度方面，檢測(Inspection)與計量(Metrology)廠商如Camtek、Cyberoptics等，也針對各種先進封裝推出新的解決方案。事實上，由於先進封裝興起的緣故，檢測與計量在封裝領域所扮演的角色，將比過去更為關鍵。 由於先進封裝涉及多晶片整合，如果半導體製造商沒有在封裝前先對個別晶片進行完整檢測，鎖定Known Good Die(KGD)，再進行Die to Wafer(D2W)或Chip to Wafer(C2W)整合，將會把Bad Die跟其他Good Die封在一起，最後得到無法正常運作的元件，並蒙受巨大的經濟跟良率損失。由此可知，檢測與計量在後段製程的重要性將越來越高，而這也會使封裝廠的產線設計跟運作流程變得越來越像前段廠。 從SoC走向Chiplet　EDA工具支援至關重要 除了材料跟設備機台外，由於先進封裝變得越來越複雜，因此封裝設計者很難再用現有的設計工具來完成先進封裝設計。明導(Mentor)亞太區技術總監李立基(圖7)就指出，在一個封裝只有幾百個I/O的時代，封裝設計者還有可能用試算表(Spreadsheet)來規畫I/O，但在動輒數千甚至上萬個I/O互連的先進封裝設計中，這種方法不僅太耗時，而且出錯的機率很高。 (圖7)　明導國際亞太區技術總監李立基認為，未來後段封裝設計的EDA工具，將越來越接近前段IC設計用的EDA工具。 基於資料庫的互連設計，還有設計規則檢查(DRC)，都將成為先進封裝設計的標準工具。此外，以往封裝業界習慣使用的Gerber檔格式，在先進封裝時代也必須改成GDSII檔格式。整體來說，封裝業界所使用的工具，都會變得越來越像前段Fab跟IC設計者所使用的工具。 另一方面，在晶片設計端，為了把SoC拆解成Chiplet，EDA工具也必須跟著大翻新。而且不僅是RDL Netlist、線路布局(Place Route)的工具需要更新，設計人員還需要更多設計模擬工具來解決多晶片所衍生的電源一致性(PI)、訊號一致性(SI)、電磁相容 (EMC)、散熱(Thermal) 等問題。新思 (Synopsys)、益華 (Cadence) 與明導國際(Mentor, a Siemens Company) 對此都有相對應的解決方案。 一連三天的SiP系統級封裝國際高峰論壇，共吸引超過600位半導體\封裝測試領域的專業從業人員參與，與來自台積電、日月光、矽品、美光、力成、Amkor、ASMPT、Atotech、Brewer Science、Cadence、Camtek、EV Group、imec、K S、Lam Research、Mentor, a Siemens Company、SMIC、Smoltek、SPTS、SÜSS MicroTec、Synopsys、UCLA等封測大廠、主要設備/材料供應商及學術研究機構代表一同探討半導體先進封裝技術的下一步發展發向。SEMI也將繼續偕同封裝測試委員會，透過論壇及活動，共同推動跨界合作與交流，讓台灣的技術能量能持續在國際上扮演舉足輕重的角色。

SEMICON 2019 國際半導體展 智慧醫療論壇會後報導 近年來半導體技術快速發展，從微米邁入奈米等級製程：運算晶片、微機電感測器到通訊設備在生活中已經不可或缺，數據的積累更衍生出蓬勃的網路經濟，同時「數位醫療」概念也逐漸導入向來保守的醫療體系，許多專家團隊致力研究半導體科技與醫療結合的可能性，例如醫院數位化、病患生理感測器、微機電檢測晶片或是醫療數據分析系統等。 著眼於半導體與智慧醫療產業之間愈來愈密切的跨界技術合作，今年 SEMICON Taiwan 的智慧醫療論壇邀請半導體專家、醫院教授、醫療新創企業以及學術研究中心等跨領域的專家共同探討智慧醫療的未來方向。 大量數據正在改寫醫療產業生態 數位科技促成現在的智慧生活，網路與通訊設備在生活中無處不見，「數據」因而成為珍貴的現代資產，但醫院對比二十年前差異卻不大，因為醫療體系的安全與隱私要求非常嚴苛，轉型難免趨於保守，但美爾敦股份有限公司執行長吳昉冀 (圖1) 表示，今年已經看到市場對於醫療科技的強勁需求，他預測未來幾年科技就會改變醫療產業的面貌，而數據將在其中扮演關鍵的角色。 吳昉冀提到醫院缺乏資訊整合工具，使得醫療數據未被充分利用。為了採集醫療數據，美爾敦團隊結合追蹤器與感測器打造一系列的醫療用數據基礎建設，像是在病房內設置熱視覺感應器，不需要接觸皮膚就能即時了解病患體溫與環境溫度，藉此建立數據積累的平台與通路。此外，他也強調數據品質的重要性，因為蒐集病患數據的最終目的，便是透過累積、分析數據，達到預測病患可能行為的功效，比如偵測病患跌倒前數秒的動作特徵，讓醫院能即時做出反應等。 (圖1)　美爾敦股份有限公司執行長吳昉冀表示，除了採集數據的基礎建設外，數據品質也相當重要，即使演算法再強，劣質數據只會造成垃圾進垃圾出的結果。 除了累積病患數據的基礎建設，美盛醫電執行長陳長宏 (圖2) 把焦點放在個人化行動醫療。他的團隊針對心血管疾病開發了一款專門測量穿戴者心跳指數的心血管監測儀，原理是透過脈搏以光學感測器測量心律，能允許患者在任何地點及時間進行篩查，協助及早發現心律問題。此外，團隊還應用了 AI 技術來辨別心律異常。根據他們的研究， AI 演算法能將原先 85.05% 正確率提升到 95.07%，大幅提高光學感測結果的準確性。 (圖2) 美盛醫電執行長陳長宏表示，公司致力於開發行動醫療解決方案，以提供更有效的心血管疾病管理。 公司第一項產品 Freescan 就是一種透過心電圖及橈骨動脈脈搏波(radial pulse wave)檢測血壓和心房顫動的手持裝置。 醫院如何「數位化轉型」？ 除了行動醫療技術的應用遍地開花，醫療院所的數位化轉型也刻不容緩，成為智慧醫療的體系中重點發展的一塊。微軟亞洲健康產業營運主管 Keren Priyadarshini (圖3) 指出，發展人工智慧在醫學上的應用是有其急迫性的，因為全球醫療資源普遍稀缺且分配不均，病患時常要長時間排隊，有些甚至為了候診要等待數日；而醫生過少也是個嚴重的問題，一名醫生往往需面對龐大的病患數量，縮減了單一病患的看診時間與品質。 更棘手的問題在於看診過程中，醫生除了需要不斷重複詢問患者的症狀之外，還要忙於打字筆記、填寫及上傳資料，無形中浪費了大量時間，無法專注於病患本身。因此，微軟希望透過人工智慧技術改善醫生跟病患的對話品質，技術上是利用語音識別抓取重要的關鍵字，自動完成資料的比對作業，電腦則根據病患的症狀給予醫生對應的診療建議，讓醫生可以投注更多時間與精力在與病患的對話以及分析病情上。 (圖3) 微軟亞洲健康產業營運主管 Keren Priyadarshini 表示，醫療與科技的界線已經逐漸模糊，AI在醫學上的應用備受重視，而微軟也已致力於在智慧醫療的領域成功拓展各種應用。 高雄榮民總醫院創新長楊宗龍 (圖4) 則從醫院的角度探討該如結合科技與醫療。他認為未來智慧醫院都會導入結合 IoMT 與 BIM 的資訊系統，這是以感測晶片與醫院數位化構成的平台，其中「Digital Twins」是數位醫院的核心概念，意思是透過採集大量數據，將現實環境掃描成一份數位複製品，而方法是在院內部署智能感測系統，以匿名的形式採集醫院數據，再利用數據視覺化處理方便管理人員理解，並將大量的數據轉化成有意義的資料。 (圖4) 高雄榮民總醫院創新長楊宗龍指出，醫院數位化不只是技術應用，醫院整體的系統流程跟設計哲學也是重要的價值，要能夠相容原有的流程並提高效率，才是系統成功導入的關鍵。 半導體與醫療技術的完美結合：檢測儀器與藥物傳輸 工業技術研究院生醫與醫材研究所所長林啟萬 (圖5) 分析醫療產業正朝向個人化精細醫療發展，醫學器材也正導入 ICT 與半導體技術。為此，工研院致力推動衡量標準與研究合作網路，他列舉了數項工研院開發的醫學裝置，包含整合了多項半導體晶片與感測器的設備，其中一項是手持式光學同調斷層（OCT）皮膚檢測儀，能夠把大型光學檢測儀器縮小成手持式裝置，利用光學解析方式短時間即可檢測出人體膚況，未來這項技術可用於有大量膚質檢測需求的醫美產業。 其他創新還包含可用於檢測食物鮮度的非接觸無線介電質感測器 (Noncontact Wireless Dielectric sensor)、家用手持式超聲波掃描器 (Wireless Handheld Ultrarsound System)、行動心律檢測儀 (Wearable Cardiac Output Monitoring) 等，都可結合手機 APP 呈現掃描影像或是分析結果。 (圖5) 工業技術研究院生醫與醫材研究所 (BDL) 所長林啟萬指出，創新的數位醫療保健和有利的政府法規不僅有效提升醫療實踐和患者照護水平，也創造了新的價值鏈，囊括遠距醫療、行動醫療、健康分析與數位醫療系統等。過去幾年中，工研院BDL致力於促進智慧醫療生態系統的發展，包括可穿戴設備、智能演算法和基礎架構，以實踐「服務即產品」。 另一方面，半導體創新正在改變傳統的藥物傳輸方式，特別是慢性病患者需定期注射藥劑，比如糖尿病患者必須定期施打胰島素，但在地域廣大的區域，病患回診成本相當高，因此大多選擇居家療程，然而傳統的居家療程中注射針頭的方式有一定的技術難度，常常造成病患的額外痛楚。 為了解決這個問題，潔霺生醫科技股份有限公司執行長李柏穎 (圖6) 致力開發微幫浦藥物傳輸系統，將 MEMS 晶片安裝在幫浦注射裝置中，藉由晶片控制微幫浦實現客製化輸送藥物的功能，能為動物與人體提供精準的藥物注射，商用產品包含人體穿戴式注射裝置、實驗室定時定量注射裝置等，只需在人體貼上穿戴式注射器，該注射器便會依照設定好的劑量，在貼合處伸出微型針頭迅速注射，不但能精準控制每次劑量、減輕痛楚，而且速度更快、更安全。 (圖6) 潔霺生醫科技股份有限公司執行長李柏穎表示，潔霺生醫擁有一種新穎而強大的生物 MEMS（Biomedical MicroElectroMechanical Systems）微幫浦平台技術，可為多種藥物輸送應用提供靈活的客製化服務，可以滿足製藥客戶不同給藥劑量、對象等多元需求。 奈米製程打造基因分析及神經微晶片 當半導體技術進入奈米等級的解析度，達到與細胞同樣的奈米大小， imec 研發長 Maarten Fauvart 博士 (圖7) 表示，半導體能引發更多醫療上的技術創新，如他們團隊開發出一種義肢專用的神經晶片，晶片電極能夠發送精確電波到人體的神經末梢，刺激穿戴者的觸覺，讓義肢操作起來更接近真正的人類手臂。 另一個趨勢，則是將大型檢測儀器微縮成小型晶片。Maarten Fauvart 指出，imec 正在研發一種多層堆疊的基因檢測晶片，各層負責不同功能，例如第一層是微流控元件 (microfluidics)，可以透析血液樣本，第二層是以光學晶片解析血液中不同的細胞基因，藉此判定 DNA 種類，還具備感測、運算等分層架構，速度比傳統檢測儀器快上許多，未來可用於檢測癌症及腫瘤細胞等疾病。 (圖7) imec 研發長 Maarten Fauvart 博士指出，生物學過程，例如神經元信號傳導、代謝和基因表現等，是自然界中最複雜的微觀和奈米級程序。藉由半導體技術，imec 利用強大的 CMOS 製造技術開發了用於分子和細胞分析的關鍵技術，不僅可協助釐清生物學上的複雜性，還可以推動針對個人的客製化診斷與藥物治療。 半導體先進製程與大規模生產的特性有效降低了醫學檢測設備的成本，達到可商業化的檢測方案。未來除了醫院導入數位系統、個人化醫療成為趨勢之外，在半導體技術的推波助瀾下，檢測與治療設備也將會迎來全面的微縮與精細化。

AI 逐漸深入日常，從生物辨識、影像分析到自然語言處理，不論是隨身攜帶的手機、智慧家庭、無人工廠、智慧城市，AI 已經展現無所不在的潛力。SEMI Taiwan 作為全球半導體生態系的重要組織，在台舉辦「Smart Data 智慧數據國際高峰論壇」，邀來電子設計自動化（EDA）大廠 Mentor Graphics、Cadence、Synopsys；行動通訊大廠高通（Qualcomm）；矽智財大廠安謀（ARM）齊聚一堂，暢談半導體業界如何為 AI 的普及做好準備。 論壇由去年甫與 SEMI 合併的電子系統設計聯盟（ESD Alliance）執行董事 Bob Smith 引言，指出 AI 目前幾乎已無所不在，也吸引眾多資金投入。2019 年第二季，全球投入 AI 新創的資金高達 50 億美元，熱度可見一斑。台灣的 AI 新創也蓬勃發展，在農業、安全、醫療等領域，都有成績。「ESD 聯盟的夥伴來自半導體上游，特別能夠感受 AI 浪潮襲捲全球。」 AI 普及大未來，半導體產業出現三個有趣的現象 Mentor Graphics 榮譽執行長 Walden Rhines 西門子集團旗下的 EDA 大廠 Mentor Graphics 榮譽執行長 Walden Rhines 以「AI 驅動下世代運算及 IC 設計」為題，他表示看好半導體業的長期成長趨勢，主要是 AI 的貢獻將愈來愈顯著。Rhines 觀察到半導體產業近年的三個有趣現象： 有趣現象一：全新的廠商開始投入晶片開發，例如 Facebook, Google, Amazon，甚至汽車品牌大廠，這些原本不屬於半導體供應鏈的成員，近五年來成為晶圓代工廠的客戶，下單量以每年七成的增速，快速成長，反映出 AI 應用崛起所帶動的晶片運算需求。 有趣現象二：相對於泛用式晶片，所謂的「Domain specific chips（專用式晶片）」已成為全球半導體市場的重要推力。 有趣現象三： AI 和機器學習的終端應用場景，最常見有三大項：視覺辨識、資料中心及雲端，邊緣運算。投入廠商從 AI 新創到科技大廠如微軟、NVIDIA、Xillinx、Google 等等，百家爭嗚。 高通副總裁：2025 年，AI 的終端設備滲透率將達 100% 高通副總裁李維興 行動通訊大廠高通副總裁李維興，以「讓 AI 無所不在（Making AI Ubiquitous）」為題，談 AI 的發展。他分析，從 3G, 4G, 到 5G, 高通的無線通訊技術催生了智慧手機，可算是邊緣運算的始祖。「如今的通訊不再只限於人對人，還包括人對機器、人對物聯網，大量資訊的產生，須要 AI 扮演重要角色。」高通指出，今天，在各種終端裝置如智慧手機、汽車、PC、智慧語音助理之中，AI 的滲透率只有 10%，到了 2025 年，AI 滲透率將成長到百分之百。 高通以智慧手機為例，過去 20 年，功能從語音一路進展到社群溝通，如今各行各業都必須用到智慧手機，它自然也成為落實 AI 的最大平台。高通的 AI 技術已應用於工廠自動化、智慧交通、XR 裝置等。以工業物聯網為例，AI 與 5G 通訊相輔相成，5G 的快速、低延遲特性，能確保 AI 的運作效能更好。 邊緣運算浪潮來襲，設備「功耗」及「散熱」是關鍵 高通指出，邊緣運算的需求即將爆發，在運用 AI 時，邊緣運算裝置必須有兩大要件：低功耗及散熱佳；假使終端裝置例如電動車，須要 AI 大量運算但卻散熱不佳，將對安全產生極大影響。 高通總結 AI 應用的三大重點，一是現今的世界，資料變得愈來愈分散，因此必須採用低功耗、具備強大 AI 運算能力的終端裝置，與雲端運算相輔相成。二，行動通訊解放了 AI，如同一個民主化過程，讓 AI 更普及，也將催生全新的產業和技術。三、高通從通訊技術出發，站在一個優勢位置，能夠提供最佳 AI 解決方案。 未來十年 IC 設計趨勢：晶片的高度客製化 Cadence 副總裁 Paul Cunningham EDA 軟體大廠 Cadence 副總裁 Paul Cunningham 以「晶片上的 AI 進化（AI revolution on the chip）」為題，分享 AI 對 IC 設計業帶來的變革。他指出，過去十多年是「泛用式 CPU」的黃金年代，每年 CPU 效能平均成長 5 成；但十多年下來，成長力道已經趨緩。 「接下來的十年 ，我們需要發展客製化程度較高、替不同場景打造的『專用式晶片（Domain specific chips）』。」Cadence 指出，GPU 即是一例，它是專為 AI 運算而設計的晶片，效能可達現在的千倍以上。專用式 IC 也將替廠商創造新商機，例如近年轉型 AI 運算的晶片大廠 NVIDIA，其來自 Data Center 的營收，過去五年每年平均成長七成。 眾家廠商投入巨大資源進行 AI 研發，Cadence 身為半導體產業的重要夥伴，也開發出 EDA 設計及驗證軟體給 AI 晶片商，讓廠商能夠更快速地將研發成果落實為產品，縮短 time-to-market 的時程。例如 Cadence 的 Tensilia DNA 100 軟體，就是一種神經網路編碼器，可提供高度彈性，讓客戶加速開發邊緣運算 AI 晶片。 「人工智慧產業才剛剛開始，我們還有許多機會可以優化 AI 硬體和軟體，從而提高性能和效率。此外，隨著性能和效率提高，我們（Cadence）將能夠使用 AI 去解決更多問題並創建新產品。AI 將是未來幾年半導體成長的重要推動力量。」 對於台灣 AI 人才與產業環境，Paul Cunningham 更說明，台灣擁有良好的電機教育和良好的工作文化環境，資通訊科技產業的影響力方面也是獨特的，是連結半導體生態系統很好的地方；而且台積電為全球 IC 產業提供專業積體電路製造服務，這為台灣提供了良好的機會。 安謀副總裁：ML 市場高度分散，需要統一的解決方案 安謀行銷副總裁 Ian Smythe 矽智財大廠安謀行銷副總裁 Ian Smythe 以「藉由全方位運算能力讓 AI 普及（Scaling AI Through Total Compute）」為題，談 AI 運算的使用案例、挑戰及解決之道。他指出，AI 的普及度日漸提高，目前全球有 40 億支智慧手機，其中 85% 在執行機器學習（ML）運算時，僅使用 CPU 或 CPU+GPU。除了手機，不同產業在執行 AI 運算時也面臨不同的挑戰，例如自駕車或車聯網，光是程式碼就高達數十億行，而且對於安全的要求極為嚴苛。 安謀長久以來在矽智財架構上獨領風騷，早就擁有全球最大的運算夥伴生態系，不過為迎合 AI 時代的全新需求，安謀近年發展出軟體生態系，讓 2300 萬個開發商利用安謀平台來進行 AI 及 ML 的創新研發。「ML 演算法的優劣，攸關創新與否，安謀提供一個生態系平台，確保演算法開發者擁有最佳的矽智財工具來進行研發。」 安謀表示，進入 AI 時代，安謀提供一個從 CPU、GPU、NPU 到專用 ML 處理器的完整架構，讓使用者各取所需。在某些情況下，ML 運算只要使用 CPU 即已足夠；複雜的 ML 運算，則可交由 GPU 或 ML 專用處理器來提高效能。安謀認為，目前 ML 市場呈現高度分散，有各式軟硬體架構可供開發者使用，是戰國時代，但最終市場上只需要一個最完整的解決方案。 「AI 在邊緣的應用，充滿無限可能性。」 在問答階段，科技部次長徐有進也拋出議題與講者互動激盪。他問道，AI 從實驗室階段一路發展到現在，「AI 在各行各業的應用是否已經成熟？未來 3-5 年的發展如何？」與會講者回應表示，可分為兩個角度來看；從整體科技產業的角度，各種 AI 創新還在發生，尤其 5G 時代來臨，AI 不斷往邊緣裝置移動，「AI 在邊緣的應用，充滿無限可能性，許多將是我們現在意想不到的。」若從此次論壇參與者，也就是半導體上游 EDA 及 IC 業者的角度來看，AI 已成為研發的重點，廠商積極投入更多資源，以便迎接一個嶄新的、AI 無所不在的時代。 本文轉載自-TechOrange 科技報橘 原文遠網址:https://buzzorange.com/techorange/2019/10/21/semicon-2019-manufacturing/?fbclid=IwAR2ap2uI8g-tXmxByfSodD_NUzygp0o7SAU-c39iVyeZMGYz-g0LRAkow4c 想掌握第一手的半導體產業趨勢嗎？沒問題，這正是SEMI最想為你做的事！ 我們將不定時地提供圖文電子書，和您分享產業界最新資訊，主題囊括：高科技智慧製造、異質整合技術、智慧城市、智慧數據趨勢、半導體技術趨勢等，千萬要關注我們的部落格，掌握最新的科技動脈！ {{cta('7e33f920-583a-4675-a5ee-e1c3a79e7a57')}}

隨著科技的發達，人類對運算的要求越來越高，運算能力超越現今超級電腦的量子電腦日益受到重視。從破解目前的 RSA 加密技術、透過模擬分子與交互作用來開發新藥與材料、加速機器學習與資料分析工作到搜尋大數據等，量子電腦對各產業應用都將帶來巨大衝擊，而日前 IBM 發表了支援 53 量子位元（qubits）的量子電腦，是目前運算能力最大的電腦，震驚全世界。 在SEMICON Taiwan 2019 國際半導體展，由科技部以及台灣大學共同舉辦的「量子電腦：預見未來運算世界」論壇邀請產學各界專家一同討論，從台灣角度來看量子電腦的未來發展，以及將來該如何從技術轉變成產業的觀點分享，吸引各界產業菁英前來共襄盛舉。 首先旺宏電子總經理盧志遠博士以產業的觀點看量子電腦所帶來的破壞性與革新，他分享半導體過去六十年的發展，莫爾定律帶領著半導體積體電路的蓬勃成長，研究人員克服各種困難，由技術逐漸轉變成產業，台灣因而在這半導體製造業中佔舉足輕重的角色，同樣地將半導體業成功的模式應用在未來的量子電腦產業，盧志遠提出以下三個前提：第一、針對量子現象需有一個有效理論，也就是工程計算的工具要簡化、有效。第二、要有可支援的材料與設備，台積電因為擁有先進的機器設備，因而能持續處於業界領先地位，所以設備工具的產業要能發展起來。第三也是最重要的是需要找到非用不可的殺手級應用，讓量子電腦技術可以寄生並繼續進化。 旺宏電子總經理盧志遠 矽基半導體量子電腦還是超導體量子電腦勝出？ 接著台大物理系管希聖教授由其自身和研究室的研究成果開始，分享學術上矽量子點（Silicon Quantum Dots）的量子電腦發展過程與現狀。由於矽晶體的特性，目前所開發半導體式的量子電腦只能做到 1、2 qubit 的量子電腦，但是業界對矽量子點的量子電腦，尤其是台灣對此矽基量子電腦（Silicon-based Quantum Computer）持非常正面的態度，因超導體做成的量子電腦由於物理特性必須在絕對零度中工作，加上材料昂貴等原因，距離商業化量產仍有很長的一段路要走。相對於超導體量子電腦，矽材成本低廉、積體電路技術相容，加上近年來科技業界投入大量資源投資，包括 IBM、Google、Microsoft 與 Intel 等都相繼推出量子電腦與其應用，預期在不久將來矽量子點技術成熟後，能利用半導體的巨大產能加速其商業化。 台大物理系管希聖教授 台產業生態系通力合作在量子電腦產業立足 台灣擁有的半導體產業是發展矽基量子電腦最重要的優勢，傳統產業更樂見量子電腦的技術能日漸成熟。台塑高級顧問高英聰指出，隨著化學 4.0 的發展，對於製程的優化與預測都要走向數位化，目前化工產業也面臨挑戰與機會，包括發展工業 4.0 更有效率的製程、能源與環保議題、多變化的市場環境、複雜的供應鏈等。於是研究人員開始用電腦模擬分子結構，想找到最好的抑制劑來阻止聚合反應，複雜一點用於模擬置換反應，或用於分子動態模擬，更大規模則是用於粗殼粒子模擬，以及用於昂貴費時的新材料開發。而日本 IT 大廠富士通近期也發表類量子電腦的數位退火技術，能解決傳統運算無法解決的問題。高英聰認為，如同日本一樣整個化學研究產業生態系能產學合作，定能有所突破。 最後座談討論期間，與會學者與專家亦對其他量子電腦實現的方式進行深入探討，例如比利時微電子研究中心（IMEC）總監 Iuliana Radu 博士談到唯一能在室溫底下實現的鑽石氮空缺（nitrogen-vacancy）實現，或是加拿大 D-WAVE 系統公司實現量子電腦的量子退火（Quantum Annealing）技術等。來自新加坡的新創公司 Horizon Quantum Computing 首席科學官 Si Hui Tan 指出在量子電腦領域，除硬體外軟體開發也同樣重要。盧志遠認為台灣矽產業很強，但目前尚不知哪種量子運算技術會勝出，只能讓技術去競爭。其他專家也提到台灣有充沛的技術人才，業者甚至政府該如何整合資源引領產業發展甚為重要。 SEMI 大會量子論壇場次與會者 Panel 討論 量子電腦的實現能夠帶來全面性的革命，挟其龐大的運算能力即將能解決目前超級電腦也無法計算出來的問題，例如全球暖化氣候變遷等問題。這個下世代的運算工具在商業化的應用出現後將令人期待。 本文轉載自------科技報橘 文章連結 : https://buzzorange.com/techorange/2019/09/27/semicon-2019-quantum-computer/

根據《彭博》報告，全球能源結構正在改變，2019 年起全球離岸風電新增裝置量將達到 6.3GW，同比增長 75%，亞洲風場更是當紅炸子雞，不少離岸風電大廠搶攻亞洲市場，紛紛來台插旗發展，為的就是台灣豐富的風力資源。 根據國際工程顧問公司4C Offshore發表的全球「23年平均風速觀測」研究，在世界上風況最好的 20 處離岸風場中，台灣海峽就占了16處，十足顯示台灣的離岸風電潛力。 離岸風電從零開始，台供應鏈動起來 風力發電產業涵蓋廣泛，上中下游三部分包括風力發電機組、水下基礎等離岸風電製造業，安裝、維運等離岸風電服務業，以及離岸風電發電業。因影響層面廣泛，產業鏈除創造龐大就業機會外，亦能形成離岸風電產業火車頭效應。 而台灣近期也有許多離岸風場開始動工，順勢帶動台灣的風能供應鏈，像是達德能源（wpd）的雲林風場陸域工程今年 5 月啟動，總裝置容量達 640MW；由上緯與麥格理資本公司（Macquarie Capital）、沃旭能源（Ørsted）合作開發的示範風場海洋風電（Formosa I）第一階段 8MW 更已商轉，裝置容量高達 120MW的第二階段，目前也正在施工，可望提前於 10 月完工。 沃旭能源也將於 9 月啟動陸域工程，台汽電旗下星能將承攬陸上變電站工程、採購及施工統包，不管是上游的變壓器、電抗器、開關箱盤、電纜製造，到中游的土木施工，都將以台廠為主。 把握機會，讓台灣成為亞太供應中心 展望未來，大容量風機也是台灣的契機。近年離岸風機逐漸朝大容量發展，眾廠商相繼推出單支容量達 10MW 以上的風機，為了讓運轉週期達到 25 年，風機本身須具備抗拉抗彎、低放熱、抗開裂、耐腐蝕的特性，面對嚴苛的地理條件，風機的效能和穩定度備受各種挑戰。 除此之外，風機主要從歐洲進口來台，海運費用、大型船隻成本高昂，歐洲葉片出口至亞洲的運費更會多出 20%。目前歐洲大廠也沒有在日本、韓國、紐澳、東南亞、美加西岸設置葉片廠，中國離岸風電也多以容量 3 到 4MW 的風機為主，因此未來台灣將能以 8MW 以上的大容量風機為重點，成為離岸風電亞太中心。 看準先機，風機大廠 MHI Vestas 也早在去年和製造葉片、發電機產品和葉片材料的本土供應商簽署合作備忘錄，計畫由台塑供應風機葉片原料、中鋼生產塔座、上緯供應風機葉片製程的複合材料與樹脂原料、天力台中廠生產風機葉片。MHI Vestas更在 7 月與上緯簽署協議，由上緯提供風機葉片所需的碳纖維拉擠板材材料。 有政府的支持在前，台灣產業鏈的背後支持，現在已成功吸引丹麥沃旭能源、澳洲麥格理資本、丹麥哥本哈根基礎建設基金（CIP）、新加坡的玉山能源（Yushan）、加拿大北陸電力（NPI）、MHI Vestas 等國際風電大廠來台投資 相信台灣廠商在與經驗成熟的團隊攜手合作後，就能參與並在做中學，補足台灣原先缺乏的海纜、風機零件等技術，跨入海事工程、安裝風機、協助風場等領域，迅速累積經驗並成功在離岸風電供應鏈占有一席之地，進一步切入全球離岸風電市場，成為亞太重要的風電中心，與此同時，隨著離岸風場接連動工與部署，也能掀起異地青年鮭魚返鄉潮，創造龐大就業機會。 想掌握第一手的半導體產業趨勢嗎？沒問題，這正是SEMI最想為你做的事！ 我們將不定時地提供圖文電子書，和您分享產業界最新資訊，主題囊括：高科技智慧製造、異質整合技術、智慧城市、智慧數據趨勢、半導體技術趨勢等，千萬要關注我們的部落格，掌握最新的科技動脈！ {{cta('7e33f920-583a-4675-a5ee-e1c3a79e7a57')}}

台灣海峽得天獨厚，全球前 20 大優良風場就有 16 個位在台灣海峽，再加上政府近年積極推動離岸風場開發，台灣已成為備受看好的離岸風電新興開發市場，不僅吸引多家國際離岸風電大廠前來投資、創造大量職缺，台灣產業也可迎來轉型與學習新技術的好機會。 政策有助加速離岸風電發展 目前台灣正為減少全球碳排放量而努力，盼透過能源轉型，將用電來源逐漸從化石燃料轉自發電無污染又自給自足的再生能源，為此經濟部能源局也設立 2025 年再生能源發電占比 20%、綠電容量 27GW 目標，其中便規劃離岸風電 2020 年建置 520 MW 容量，力拚 2025 年累計達 5.5 GW。 台灣的離岸風電計畫分為「先示範、次潛力、後區塊」3 階段，首座示範廠已於 2017年完工併網，其餘兩個示範專案也將在今明兩年動工，目前第二階段「潛力場址開發」也正如火如荼進行，遴選與競標結果皆已出爐，共吸引丹麥沃旭能源（Ørsted）、澳洲麥格理資本（Macquarie Capital）、丹麥哥本哈根基礎建設基金（CIP）、新加坡的玉山能源（Yushan）、加拿大北陸電力（NPI）等國際風電大廠來台投資。 歐洲離岸風電發展已超過 20 年，如今海上風電風潮已從歐洲逐漸蔓延至美洲與亞洲市場，台灣政府也希望能與外國大廠共同合作，一起推動風電產業鏈發展，這對台灣企業來說就是個大展長才與學習新技術的好機會。 離岸風電串起兆元綠能商機 發展離岸風電並不容易，風機需要承受日夜不歇的波浪與海水侵蝕，其高度、體積與重量也都比陸上風機還要大，預測到了 2025 年，風機中心高度更可突破到 200 公尺，若再加上風機葉片，整體高度就可超越 300 公尺以上。 這使得離岸風機在製造、運輸、裝置、維運方面都是一大挑戰，但這也是一大轉機與商機，可將開發商帶來的經驗與技術留在台灣，且台灣位處於地震帶、每年也必有颱風來襲，突破地震與颱風等天然難題，就可再將技術轉移，成為亞太重要離岸風電樞紐。 除此之外，離岸風機只占整個風場的 22%，還有水下基礎、海事工程、風場維運等，牽涉範圍相當廣且環環相扣，過去台灣的工程技術大多聚集在陸上，海上工程起步相對較晚，而離岸風電便是一項跨入新領域的大好機會，未來將能透過與經驗成熟的團隊攜手合作，進入海事工程、安裝風機、協助風場等領域並開創新的業務，中小企業也可藉由產業鏈整合，一同進攻亞太市場。 再加上隨著節能減碳趨勢，近年越來越多外國公司開始設定零碳目標，更有 175 間不同規模的企業加入國際環境倡議 RE100 聯盟，致力朝 100% 再生能源邁進，料想未來這些公司也會持續使用綠色電力產業鏈，因此發展離岸風電與相關產業鏈將可進一步提升台灣企業競爭力。 以經濟部工業局公布數據來看，若以 2025 年 5.5GW 容量風場規模來說，相關投資總額有望高達 9,905 億元，後續每年維運商機也有 321 億元，其中海事工程約占 34%；經濟部沈榮津部長先前也表示，此契機可望帶動台灣離岸風電製造業與海事工程船舶製造業的發展，並新增 2 萬個就業機會，產值估計達 1,218 億元。 而台灣是否能成為離岸風電重要樞紐並一路領先，供應鏈為重要關鍵，因此為促進產業升級與合作，產官學研各界皆須努力，一同剖析風機最新核心技術與商機。 SEMI能源產業部從創能、儲能、節能與智慧系統整合四大方面，連結能源產業鏈並促進合作。針對國家能源政策進行建言發聲，並且舉辦大型研討會與產業委員會協助會員即時更新產業動態與拓展商機。此外，全台最完整的一站式能源採購平台「台灣國際智慧能源週（Energy Taiwan）」即將登場，更多展會及活動詳情，請至官網查詢。

有鑒於氣候變遷加劇，政府積極推動2025年全國再生能源發電量佔全國20%的非核家園目標。其中，在水庫、滯洪池、埤塘、魚塭、淨水場及堤防等水域，以固定或漂浮型方式架設太陽能發電站，統稱為水域型太陽能發電系統，SEMI能源產業部與工業技術研究院於2月22日舉辦「2019 SEMI能源系列論壇—水域型太陽能發電系統技術與漁電共生應用」，邀集產、學、研專家深度剖析此一新興的太陽能發電形式。 杜邦太陽能解決方案中國區技術經理胡紅杰表示，近年水域型太陽能發電系統全球安裝量急遽增加，2014年全球安裝量僅10MW，至2018年第三季為止已迅速攀升至1.1 GW。新望公司協理范明中亦指出，水域型太陽能發電系統可有效減少土地取得成本，但整體系統建置時需特別加強防水、防塵、防腐蝕三大功能。 胡紅杰以太陽能背板材料而言，因為需要背負更高的電位差導致衰退壓力，設備維護複雜度亦大幅增高，因此建議選擇環境耐受度更高的太陽能模組材料。范明中也針對太陽能發電系統的心臟--變流器（Inverter）建議選用完全防塵並可抵擋任何角度低壓水柱的IP65防護等級材料，如果電廠位於鹹水域環境，更需進一步考量箱體與接頭的抗鹽害、防腐蝕的能力，避免燒焊、並選擇抗UV的烤漆材料。 近日民眾擔憂在水域設置太陽能發電系統恐將造成水質污染，工業技術研究院專案經理劉峻幗也提出說明。目前農委會、水利署、能源局均針對太陽能發電系統對水質影響訂有管理規則，且業界均有共識採用高壓水柱清洗設備。不過，目前政府僅在自來水廠進水、出水前進行嚴格水質檢測，由於都是末端檢測，若水庫區的太陽能發電系統真的發生化學物質溶出情形，在後端很難發覺。他建議業者在設備出廠時就透過具備公信力的第三方平台取得驗證，並配合定期檢測，讓民眾更安心且更信任新技術。 今年一月，行政院農委會公告「養殖漁業經營結合綠能設施專案計畫審查作業要點」，讓結合養殖漁業與太陽能發電系統的漁電共生政策更加明朗。行政院農業委員會水產試驗所海水繁養殖研究中心主任葉信利指出，全國養殖面積前五大的陸域養殖場，主要分佈在彰、雲、嘉、南 、高、屏六縣市，與台灣強日照範圍區重疊比例相當高，適合發展結合養殖漁業與再生能源產業的「漁電共生」。 葉信利說，目前海水研究中心在台南與台西各設置10公頃的綠能養殖創育基地，太陽能光電業者與農企團體進駐，集中測試漁電共構下最適合的養殖物種及養殖方式。目前可確定的是，養殖魚塭水面設立太陽能光電系統，魚塭水面冷卻效應可提升光電發電效率。 台鹽綠能公司總經理蘇坤煌也分享實際經驗，漁電共生場域設計在溫堤上設置立柱型、蓄水池或低密度養殖區可規劃水面型光電設施，不會改變漁民既有的養殖物種與作業流程。除此之外，更可進一步引入水質自動監測儀器，監測環境並量化養殖參數，不僅可增加農漁民在農業與綠電收益，更可創造共存互利的新經營模式，是傳統養殖漁業轉型升級的契機。 SEMI能源產業部從創能、儲能、節能與智慧系統整合四大方面，連結能源產業鏈並促進合作。針對國家能源政策進行建言發聲，並且舉辦大型研討會與產業委員會協助會員即時更新產業動態與拓展商機。此外，全台最完整的一站式能源採購平台「台灣國際智慧能源週（Energy Taiwan）」將於10月16至18日登場，更多展會及活動詳情，請至官網查詢。

　沒有規矩，不足以成方圓。為加速產業技術發展、引領半導體業者持續走在對的道路上，全球電子製造業及設計供應鏈的產業協會SEMI（國際半導體產業協會）自1973年就著手推動SEMI國際標準（SEMI International Standard）計畫，花了將近半個世紀的時間，第1,000項SEMI國際標準在今年7月呱呱落地，對加速產業創新發展的貢獻不言而喻。 　很早就開始參與SEMI國際標準制定工作小組的SEMI測試委員會副主席暨京元電子技術研發中心協理陳文如回憶，她最早接觸SEMI國際標準制定的起始點落在2010年7月。陳文如說，當時74％的3D IC專利都握在IDM手裡，但SEMI看準了3D IC技術是未來趨勢，並思考到如果不能讓此技術浮上檯面，並將其標準化，可能會影響到台灣半導體產業未來的發展。 　著眼於此，SEMI遂在2010年7月於美國成立了3DS-IC 標準委員會，且在隔年就跟進設立了「台灣3DS-IC標準委員會」，由其和北美 3DS-IC 標準委員會共同合作來制訂相關標準，以便讓低成本、大量生產的目標能早日實現。而當時出任台灣3DS-IC標準委員會主席的除了陳文如外，還有日月光集團賴逸少博士以及工研院顧子坤博士，整個台灣 3DS-IC 業者標準化的工作就由他們三人來做主導。 切合需求是標準擬定的第一要務 　為了切合產業的需求，陳文如強調，在標準設立的過程中，SEMI一直要求一定要以製造業的需要為導向來制訂標準，這樣標準才能順利推行到整個 3DS-IC 產業供應鏈中，也因此台灣在3DS-IC 標準化上，一直扮演著關鍵的角色，且透過積極的參與，也成功奠定了台灣在全球3D IC市場的重要地位。 陳文如強調，其實很多科技都被專利綁死了，如果不能將其標準化，技術根本就沒辦法普及化。唯有普及化、量產化之後，價格才有可能降低，這也是為什麼說標準化是促成成本降低很重要的關鍵。也因為SEMI很早意識到標準化的重要性，所以過去幾年SEMI一直很積極地在材料、設備和其他製造相關領域上找出共識，並據以擬訂相對應的標準。 SEMI 標準的影響力在產業間遍地開花 　SEMI的標準不光只在3D IC領域發揮效能，在其他產業也同樣扮演著影響深遠的角色。目前SEMI所制定的超過1000項SEMI標準中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，應用的產業也十分寬廣，比如顯示器、太陽光電、印刷電路板的製造和高亮度LED等領域，都有SEMI擬訂的標準在前做引導。 　舉例來說，今年2月成軍的PCBECI設備聯網示範團隊，就成功利用了SEMI通訊協定 (Communication protocol) 之SECS與設備控制 (Equipment control) 之GEM等產業標準的內容，制訂出最新的SEMI A3-0819標準，作為PCB 設備的通訊協定，為台灣PCB升級智慧製造立下良好基礎。此外，為因應資安問題逐漸成為全球微電子產業關切的核心議題，SEMI在台灣也成立了資安標準的工作小組，發起資安標準的推動任務，目前已進入標準草案撰寫的階段，預計明年送交國際會員投票，期望藉此建立台灣在全球資安標準的話語權。 　在各種不同產業標準的擬訂及推動下，SEMI標準對台灣產業的影響力正在與日遽增中。經統計，台灣共計生產出了逾22億片晶圓和1.8兆個IC元件。以一件半導體製程設備的訂單來看，平均會援用到的SEMI標準高達25項，足見SEMI標準之於台灣產業的重要性。