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異質整合晶片前景不可限量 台灣半導體產業具先天優勢

文‧陳妤瑄 發布日期:2017/05/09 關鍵字:IC設計.中國大陸大基金.晶圓製造.矽光子

台灣緊密的半導體產業鏈,對異質整合的發展至關重要。工研院推動異質整合技術已有十年之久,近年隨著光纖通訊的快速發展,該單位自2018年起將正式展開的矽光子IC專案計畫,預計於2020年遍地開花,並在數據中心中廣泛採用,而台灣以新竹為首十分完整而緊密的半導體產業鏈,即是達成晶片異質整合的重要關鍵。

工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅表示,異質整合的概念是相當廣泛的,除了積體電路(IC)本身的晶片整合外,LED、雷射這些本來不是半導體的技術,未來也將有機會放到矽上來運作。例如矽光子即是將光電元件,整合、封裝到矽晶圓上,期望讓光纖技術的晶片做得更小、傳輸速率更快、成本也更低。

吳志毅透露,不過矽光子目前還有許多技術困難待克服,例如光纖與矽元件的對準問題,一旦對不準,所有的傳輸速度、耗能,都會受到影響,另外要將所有的材料放到同個晶片上,也會產生許多熱漲冷縮的問題。即便這樣的整合難度確實很高,但這也才會是其他國家無法很快超越的重要原因。由工研院執行的政府專案計畫,將在明年起正式展開,並預計在2020年能讓市場上的數據中心,開始大幅導入以矽光子技術為基礎的晶片。

吳志毅進一步分析,美國的IC設計目前是全世界數一數二強大的,而現在全球各地都各自有封裝測試廠、晶圓廠等,但幾乎沒有一個地方像台灣一樣,能在像新竹這樣的區域中,聚集如此完整的半導體產業鏈,包括材料、設計、晶圓製造、封裝測試等,這會是台灣實現異質整合很大的優勢。

吳志毅舉例,異質晶片的整合涉及晶片如何連結、距離如何調整等問題,唯有IC設計、晶圓製造與封裝等各環節緊密的溝通協調,甚至是建立起一支團隊共同工作,才可能在很快的時間內將成品做出來。

針對中國近年挾政府大基金,砸大錢扶植半導體產業,吳志毅指出,中國的IC設計的進步速度非常快,其實力與台灣已是差不多的了,可能只落後台灣一點,甚至不相上下,不過在半導體材料、半導體製造、封裝測試,台灣領先中國大陸至少還有5年以上。

吳志毅進一步指出,主因是蓋半導體廠須花10~20年來建立文化與紀律,而非砸錢就能有很好的成果,這樣的砸錢案例過去在阿拉伯國家也發生過,其也曾以重金蓋半導體廠,但最後也沒有成功,因人員、儀器的訓練與素質,以及良率的掌握,並非易事,因此台灣還是有一定優勢的。

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