第145期
2023 年 10 月 25 日
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《2023台湾创新技术博览会》
产学携手推动创新技术 ─ 未来三十年的半导体技术与市场展望
林宗辉/北美智权报 编辑部

在科技快速演进的当下,半导体产业扮演着引擎核心的角色,为各类创新应用提供强大动能。台湾在这波全球科技变迁中,能否持续领先且有所作为?这是业界普遍关切的议题。为此,近期在《2023台湾创新技术博览会》未来科技馆中举办的「半导体产业论坛」,集结主管机关官员、业界舵手及学术专家进行论证,帮助与会者厘清现况并勾勒前景。


《2023台湾创新技术博览会》「半导体产业论坛」开幕合照,摄影:林宗辉/北美智权报 编辑部

《2023台湾创新技术博览会》(Taiwan Innotech Expo 2023)以近1200个摊位创下历届最高纪录,今年有来自国内外共23国发明人及机构,展示超过千项创新技术,从资通讯、AI技术、自动驾驶、太空产业,到食品、日用品,呈现跨产业创新技术。而作为护国神山的台湾半导体产业,更是整场展览的主轴之一,不仅摊位数多,各家业者亦展出各种先进技术,首日的半导体应用论坛更齐聚了多位重量级嘉宾进行演讲。

台湾地区科学及技术委员会主委吴政忠在首日举办的半导体应用论坛开场中提到,半导体技术已渗透各个生活层面,日常用品几乎都与其有关。台湾虽然起步早且基础扎实,但在激烈的国际竞争中,持续领先非易事。未来技术创新博览会以及本次论坛正提供了一个集思广益的平台,让产官学界得以理性认知现状,并激发所有相关者怀抱变革勇气,以创新思维开拓台湾半导体产业的下个高峰。


台湾地区科学及技术委员会主委吴政忠于「半导体产业论坛」开幕式致辞,摄影:林宗辉/北美智权报 编辑部

事实上,台湾半导体产业扮演的不仅是经济命脉,更是国家安全的重要一环。在先进制程技术上,台湾已经与全球少数几个国家并驾齐驱,尤其在集成电路设计与代工制造方面,可谓独步全球。但是,半导体制程技术涉及极为精密的物理、化学知识,其复杂度之高,非一般人可以想象。

要能在数十亿个晶体管中确保稳定可靠的运作,有赖半导体公司数十年来累积的宝贵经验与知识基础。然而,在竞争激烈的半导体产业中,这些核心技术不断被新知识与创新思维所冲击、突破与取代,如何适应科技变迁、持续领先,对台湾而言是一大重任。

半导体应用论坛:专家解析

本次论坛首先邀请业内资深专家解析半导体产业现况。

首先登场的瑞昱半导体副总经理黄依玮指出,IC设计是一个非常复杂的流程,从概念到量产至少需1-2年时间,其中涉及的关键因素如制程选择、EDA工具运用以及封装技术等,都需要仔细评估并逐一克服。

他强调IC设计需要考虑选材、工具、流程、架构等因素,每家公司都有自己的设计流程,是企业的重要资产。随着AI发展,设计流程将加入自动化,但仍需要工程师经验累积。黄依玮分享了瑞昱在IC设计领域30年的心路历程,他表示即使是简单的IC修改,也需要3-6个月时间;如果从头开始设计,至少需要1-2年。

其中涉及的关键技术,包括制程节点的选择、晶圆厂的合作、设计套件的准备、版图设计与验证、仿真测试、物理实现、敷层后验证等多重环节。每一个环节都需要专业的工程团队进行设计与优化,整体流程极为复杂。他指出,随着人工智能技术的发展,IC设计流程也加入了自动化与优化等新元素,但这些仍需要工程师根据实际经验进行训练调整,并非可直接套用。

他认为IC设计公司最重要的资产,就是在开发高度复杂产品的过程中,累积下来的独特经验与知识,这也是企业的核心竞争力所在。他呼吁年轻世代的工程师,要顺应产业的演化,学习先进的设计方法与工具,同时也要看重前辈工程师的宝贵经验,并在实际产品开发中磨练自我。只有理论与经验的完美融合,才能设计出性价比极佳的IC产品。

接下来IMEC的资深副总Serge Biesemans分享CMOS制程持续缩小面临的挑战,他指出摩尔定律是推动半导体产业快速发展的原动力,但制程越缩小,是否仍可符合摩尔定律将面临障碍。他分析透过CFET和3D逻辑等新技术或许可突破现有瓶颈,但需要不同领域合作创新。他强调半导体发展仍充满契机,只要产学界持续创新,就有机会实现制程突破。

Biesemans以长达60年的历史勾勒摩尔定律对半导体产业的推动力量。他指出,随着制程进入奈米级,已渐渐面临物理极限的挑战。但他相信只要持续创新,仍有机会突破这些障碍,使半导体产业得以在新的制程节点上延续发展。他分析了各种可能的突破技术,例如通过立体堆栈结构增加单位面积的晶体管数量,或使用新材料如二维材料取代传统硅基材料等。

他强调,要实现这些前瞻性技术,需要产学研各方通力合作,整合材料科学、设备技术、电路设计及系统应用等领域的专业知识,共同推动制程突破。他呼吁产学界要保持开放、务实的心态,勇于接受挑战,台湾半导体产业就一定能在未来的发展道路上开创新局面。

最后,ST微电子的Giuseppe Izzo指出汽车电动化与ADAS自驾技术,将大力推动汽车产业改革。他说明随着各国陆续推动电动车政策,2030年后几乎所有轻车将电动化,对汽车产业半导体需求影响重大。他以现实数据左证各主要国家确实正在大力推动汽车电动化,预计2030年左右,绝大部分小客车将会电动化。这对汽车电子产品的需求将成长数倍。

另一方面,随着各类ADAS先进驾驶辅助系统的发展,例如自动急煞、自动变道、夜视系统等,也将大幅提升汽车对运算处理器与传感器的需求。Giuseppe Izzo指出,ST微电子正在大力投入相关技术的研发,未来也将新建设更多晶圆厂,以因应市场需求高速成长。他强调电动车和自驾技术已成为汽车产业不可逆的大趋势,将持续推动汽车产业的变革与创新,为半导体业者带来新的契机。

圆桌会议:产学交流分享创见

论坛下半场邀请了学界与业界进行经验分享与讨论。首先,创鑫智慧董事长林永隆忆述从AlphaGo启发,决定投入AI芯片创业,成功开发高效能运算解决方案。他分享当年Google的AlphaGo围棋AI程序击败世界冠军的消息让他大为震撼,并决定投入这个领域研究。


「半导体产业论坛」圆桌会议各讲者,摄影:林宗辉/北美智权报 编辑部

林永隆分析发现人工智能模型训练和推论运算对算力需求庞大,决定开发相关解决方案。在台湾地区科技部的Moonshot方案支持下,林永隆成功研发出效率极高的人工智能推论运算芯片,填补非GPU类应用的市场空白。他表示,这项成果的诞生有赖台湾地区科技部的前瞻支持,他的团队才得以将原本的学术理论成功转化为商业化产品。他呼吁政府未来可进一步打造完整的创业生态系,以帮助更多元的新创,让台湾成为新创企业的最佳摇篮。

联发科资深副总经理陆国宏则分享联发科在发展SoC系统芯片时的经验。他表示随着制程缩小,设计端需要克服各种非理想效应,才能发挥摩尔定律效益。他以联发科在开发行动通讯芯片的实际经验为例,说明随着制程进入奈米时代,晶体管效应越发复杂,设计时需要使用各种新方法来优化效能、降低功耗并缩小芯片面积。

联发科运用「数字协助模拟」和「模拟协助数字」的设计技巧,成功将模拟电路持续缩小,同时发挥数字电路效能。此外,联发科拥有顶尖的CPU效能优化团队,能将ARM CPU核心效能极致发挥,使SoC产品的整体性价比维持市场领先。他强调持续的创新与突破是SoC公司在快速变化的市场中保持竞争力的必要条件。

ARM台湾区总裁曾志光则表示,IC设计需2-3年完成,是许多创业团队在早期的障碍。为协助新创,ARM提供了免费的产品授权计划,使创业团队能在早期就使用ARM的先进CPU和相关技术,省去大量授权费用的负担;此外,ARM也积极与学研各界合作,共同开发新兴市场上的应用,如可持续能源、自动驾驶等。他以ARM在基础建设市场的布局为例,说明ARM早在10年前就已宣布要进入该领域,经过长年准备,现今已经成为边缘运算、5G基站、高速运算等各个子领域的重要参与者。曾总经理补充,要实现技术创新,产学界需要长期共同努力,ARM会持续扮演重要的推手。

 

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作者: 林宗辉
现任: 北美智权报资深编辑
学历: 台湾大叶大学
经历: 电子时报半导体资深分析师
MIT Techreview中文版研究经理
财讯双周刊撰述委员
美国波士顿Arthur wood投资顾问公司分析师

 


 





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