资讯爆炸的速度非常惊人,2015年Twitter每分钟有10万条讯息,到2018年时,已经暴增到50万条。Youtube上面的每分钟浏览量,2015年为130万,2018年已来到430万。

今年是积体电路(IC)发明60周年,过去60年来,装载着IC的电脑、笔电、手机与网路,让资讯运算能力大幅提升,也大大改变了人类的生活模式。人类生活模式的改变,

积体电路的发展速度飞快,20多年前,一颗IC的尺寸是1微米,几乎是现今的100倍,储存容量相差达万倍以上。过去,一台电脑几乎要一个房间才能容纳得下,如今,一支小小手机上的晶片功能就已超越过去电脑的运算能力。

虽然每隔1~1.5年,晶片功能可强大两倍的摩尔定律,在未来十年内仍然有效,不过,也有很多人担心尽头即将到来。

透过异质整合技术的非传统晶片,成了市场开始思考的解决出路。异质整合,指的是将不同晶片透过封装或其他技术放在一起,使晶片功能更强大。例如,过去记忆体与中央处理器的晶片是分开的,如今,两者整合已成为趋势。不仅如此,包括把感测器与非矽材如LED或通讯晶片等结合在一起,也是现在半导体产业的热门方向。

早在十年前,工研院就已经投入相关领域的研发,包括3DIC、晶圆级封装技术、矽光子技术(Silicon Phonotics)、微发光二极体(Micro LED)等,都是半导体异质整合的应用案例。

简单来说,异质整合技术是希望将各种不同功能的IC晶片,藉由封装技术或半导体制程,再整合至另外一个矽晶圆、玻璃或其他半导体材料上面。

一般说来,异质整合具备两大优势:第一,在进行IC设计时,不需要把所有功能设计在同一个晶片上,可以提高设计开发的效率;第二,突破矽的物理限制,更能将矽应用到各种不同领域。

工研院目前正在进行中的矽光子计画,便属于典型异质整合例子。由于矽不适合处理光讯号,所以通讯里面有很多不是使用矽的半导体,而是砷化鎵等材料,这导致矽晶片必须再串连、转换出去,才能与光纤网路桥接,消耗的电能与运算容量自不在话下。

矽光子计画就是想办法让本来在砷化鎵上面做的东西,能够直接在矽的平台上整合,最后可实现用电来控制光,如此就能降低光纤通讯半导体的制作成本、加快设计速度。

包括美国、日本、中国大陆等都相继投入此领域。

过去,台湾半导体产业具备两大优势,一是上下游供应链完整,二是半导体人才众多。然而,

特别是人工智能、自动驾驶、5G等新兴科技正驱动资讯处理量持续成长,



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