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IEK:矽光子、量子電腦晶片驅動半導體技術進化
 

【CTIMES/SmartAuto 陳復霞 報導】   2018年11月13日 星期二

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面對未來國際情勢與新興科技應用趨勢加速的挑戰,工研院產科國際所舉辦「眺望2019產業發展趨勢研討會」,今日研討會的主題聚焦半導體產業未來發展方向。工研院產業科技國際策略發展所彭茂榮經理表示,半導體產業鏈從半導體的設計、製造、封測、應用到競合,不同階段都有其技術關鍵發展趨勢與存在新契機,例如日本廠商推出奇特的創意商品,KYOCERA小型薄型Amcenna模組可直接貼近金屬和水氣,仍有無線電場強度。NEC面部識別系統,Lawson展示未來便利商店,而ROHM產品創意應用2018年的原型比賽,學生最優秀作品為「觔斗雲型移動座椅」,以及當機器人變成AIoT教具,實現軟硬整合,或開始會自動整理家裡環境,令人期待AIoT時代來臨所掀起的新一波典範轉移。

工研院產科國際所預估2018年台灣半導體產業產值達2.63兆元,穩定成長7.0%(source:工研院IEKConsulting )
工研院產科國際所預估2018年台灣半導體產業產值達2.63兆元,穩定成長7.0%(source:工研院IEKConsulting )

工研院預估2018年台灣IC產業產值達新台幣26,343億元,較2017年成長7.0%。預期2018年後新興產品如車用、AI、高效能運算(HPC),將成為推動半導體產值成長的動力來源。工研院產業科技國際策略發展所資深產業分析師劉美君表示,AI+IoT技術將推動未來具有低延遲、高可靠度、高頻寬、高安全性支援,同時可進行高速運算的裝置,以滿足不同應用服務需求。

工研院最新預估,2018年台灣IC產業產值達新台幣26,343億元,較2017年成長7.0%。其中IC設計業產值為新台幣6,403億元;IC製造業為新台幣15,000億元,其中晶圓代工為新台幣12,894億元,記憶體與其他製造為新台幣2,106億元 (受惠全球記憶體價格持續成長力道);IC封裝業為新台幣3,465億元;IC測試業為新台幣1,475億元。

面對未來市場發展趨勢,隨著5G、人工智慧(AI)、高效能運算(HPC)、車用...等相關新興半導體應用,帶動從雲端到邊緣端所需要的各類AI加速與協同晶片紛紛被提出,使得未來新架構的晶片發展趨勢,將影響著半導體產業發展方向與半導體應用區塊的轉移。劉美君表示,物聯網實體層將觸覺、體感偵測等感知人機介面,串聯雲端運算、大數據分析結果及應用,改變未來的連結網絡,而5G技術為助力驅動通訊硬體環境結構的改變,以及因應汽車設計朝向IoT化,以求整車電子化機能不斷提升,跳脫傳統的車輛啟動、引擎控制及煞車控制領域,邁向車用資訊系統、V2X及AI半導體等新領域,帶動車用IC市場快速成長,IoT時代的晶片未來應用以車用為大宗。至於未來晶片技術關鍵,在於AI機能、整合運算力和運算輛同步提升。

根據工研院IEKConsulting預測,2018年後新興產品如車用、AI、HPC等技術將成為新一波產值成長動力來源。2019年後beyond Moore’s law(後摩爾定律時代)的創新技術興起,成為半導體產業熱烈探討的重要課題,矽光子、量子電腦晶片更將為未來2020~2030年半導體技術演進的重要推手。

工研院認為,全球半導體製造業版圖正開始發生新一波變動,10奈米以下先進製程競爭由台、韓業者主導態勢已大勢底定,亦將影響未來終端客戶的訂單選擇。隨著7 nm製程將在近年逐步投入量產,7 nm之後解決方案的討論,開始浮上檯面。2018年全球晶圓代工版圖開始有變動,10 nm製程為分水嶺,10 nm以上製程由台積電、Intel、GlodalFoundries、Samsung形成台、韓、美三大陣營;7nm製程由台積電、Samsung稱霸,台積電俟量產初期使用DUV曝光,利用沉浸式曝光和多重曝光等技術平穩轉進7 nm製程,俟DUV穩定後,再轉換到EUV曝光10 nm製程,而Samsung搶進7 nm EUV,將於2018年下半年試產使用該技術的產品,並預計於2019年下半年大規模投產,2020年後則出現6 nm製程。

劉美君表示Intel在10nm製程陷入苦戰,原因在於以處理器架構而非製程來思考,想要利用製程能力創造更高效率的x86晶片,過於專注整合的模式,且材料端良率無法提升,當設計與製造難以兼顧,在行動裝置與非通用處理器方面錯失先機。

高階異質整合晶片封裝技術、矽光子、量子電腦晶片更將為未來2020~2030年掀起半導體技術演進的重要推手。矽光子晶片技術將協助突破摩爾定律的瓶頸技術,並可整合現有CMOS製程,但矽光子技術的難度在於需整合半導體技術和光源技術。劉美君表示,對於IC製造廠商而言,在下一階段的矽光子技術發展技術藍圖上,2018年後廠商開發的重點在於如何強化與CMOS的製程整合,以及以矽為基礎的波導製程技術。

至於量子電腦期望控制園子或小分子等基本粒子的狀態,紀錄和運算資訊。目前較為熱門的技術為離子阱、superconductor、矽基量子晶片,然而量子效應目前仍容易受到磁場光線震動溫度等因素而影響運作的結果,需要極低溫(絕對零度)和真空環境才能夠運作,而量子平行運算威力強,但與現行2進位制運算原理不同,製程與現有IC製造技術截然不同。劉美君認為從新興技術發展來看未來IC製造技術創新,將會以高速運算、即時資訊處理為目標,而從生產面看未來IC製造產業版圖,則開始出現新一波客戶端需求重整。

關鍵字: 半導體  矽光子  量子電腦晶片  台積電(TSMCIntel(英代爾, 英特爾三星(SamsungGlodalFoundries 
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