隨著3D-IC與異質整合的技術逐步成熟，半導體晶片的設計也進入了新的轉折，不僅難度大幅提高，同時成本也水漲船高，這對當前的IC設計業者產生了不小的壓力。對此，半導體產業鏈將需要一個新的營運模式，來應對眼前這個新時代的晶片設計挑戰。

對此，CTIMES【東西講座】特別舉行「虛擬IDM：群策群力造晶片」的講題，並邀請工研院電子與光電系統研究所副所長駱韋仲博士親臨，剖析何謂虛擬IDM，而工研院又將如何與台灣的半導體產業合作，一同建立虛擬IDM的模式。

圖一 : 工研院電子與光電系統研究所副所長駱韋仲剖析何謂虛擬IDM，而工研院將如何與台灣的半導體產業合作，一同建立虛擬IDM的模式。

對於虛擬IDM這個名詞，駱韋仲解釋，之所以會虛擬IDM的發想，其實也跟工研院的發展歷程有關。駱韋仲表示，工研院旗下其實包含許多的單位，也各自進行不同的任務，包含有設計、製造，以及驗證的部門，幾乎就是一個IDM的架構，但又不是真的IDM，就像是一個虛擬的IDM。

到底什麼是虛擬IDM？駱韋仲博士以相對比的方式來解釋，他指出，虛擬IDM的英文是「Rapid S/W H/W Modular Design, Simulation, Prototyping and Manufacturing」，其中最重要的一個關鍵，就是設計是採用模組化（modular）的方式來進行，已經不再是個別單一晶片的模式。

因此，對虛擬IDM模式來說，發展小晶片（Chiplet）的設計架構將是非常重要的一步。透過把多個同質或異質的小晶片模組連接起來，進而提升單一晶片的效能，而這就需要從IC設計端開始發起。

駱韋仲表示，小晶片的設計模式是一個全新的模式，因此也需要全新的生態系統（ecosystem）來支援。也由於是新的開始，這裡面就充滿許多新的機會，包含EDA設計工具、IC設計服務與IP等。目前全球的半導體產業也正在積極推動這一個項目。因此，在系統需求越來越強烈的情況下，如何快速整合這些軟硬體模組，並且進入量產階段，就是虛擬IDM能否成功關鍵。

駱韋仲以工研院為例說明，他指出，當有一個系統需求產生時，工研院內部的Chiplet設計團隊就會展開一個完整流程的設計，就宛如一個IDM般，但裡頭後續的設計製造流程仍是與現有的產業鏈相連結，只是這裡面各個環節仍需要重新被定義和落實。

圖二 : 工研院電子與光電系統研究所副所長駱韋仲博士

走向多晶片整合設計 成立產業聯盟實現共創

也因此，未來的晶片設計將會走向多晶片（chiplets）整合設計的模式，其效能也會非常接近系統單晶片（SoC），尤其是在特定場景，例如工業應用和智慧系統等，將會更加的顯著。而這裡頭將會衍生許多的新科技和新技術，像是異質整合、2.5D和3D-IC等。

至於如何具體來實現虛擬IDM的模式，駱韋仲指出，台灣擁有非常完整的產業鏈，是具備實現虛擬IDM的潛力，關鍵就在於我們能否建立一個可編程的封裝模式（programmable package），包含多模組模組（multi-modal package）和可編程的SiP。也就是底層的可編程晶片是通用的，但上面的IC則是可以變化、隨意組合的，就像是矽晶圓的「麵包板」，允許晶片設計者自由進行開發。而這個概念工研院也已經實際開發出來，並初步進行了驗證。

駱韋仲表示，虛擬IDM要成功，需要產業界的共同投入，除了底層的可編程標準需要有共識外，再者就是需要豐沛的小晶片IP和設計再利用，因此產業界的共襄盛舉將是成功的必備要素。

對此，工研院也將成立產業聯盟，攜手半導體業者共同推動落實此一模式，包含系統、封裝製程、以及基板、設備和材料等。實現像是「多晶片接駁車（chiplets suffle）」、「軟體定義晶片」和「數位製造」等新的半導體模式。

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