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國研院開發米粒大小晶片 搶攻穿戴

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國家實驗研究院 發表於 2015年3月25日
「嗨!根據你最近的生活起居、運動頻率及身體資訊,你最近有很好的健康狀態。」當有天耳機在你耳邊告知上述訊息,請不要訝異,未來幾年內就有機會實現這樣的情境。國家實驗研究院晶片系統設計中心開發出的「多感測整合單晶片技術」,可以將許多感測器藉由台灣優勢的半導體技術,實現微小、便宜又省電的整合單晶片,讓穿戴式裝置更有智慧,物聯網功能更強大。

圖一、多感測整合單晶片
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(上圖) 國研院晶片中心開發出的「多感測整合單晶片技術」,完成運動、環境及生醫三大類感測晶片與IC電路的整合驗證,未來單一晶片將可內含多項不同類的感測功能,且無線通訊、計算及記憶等一般IC功能亦一併整合於其中。上圖為運動感測晶片與耳環大小比較。

隨著物聯網興起與穿戴式裝置普及,感測晶片的應用越來越廣泛,法國知名市調機構Yole預計2014~2019年之複合成長率約為13%,到2019年產值將達240億美元。台灣是半導體IC大國,晶片製造及設計產業的全球市占率分別高達60%及12%;可是感測晶片卻還在起步階段,感測晶片設計產業僅佔全球不到1%。

感測晶片相關技術目前皆由國外大廠掌握,三大類感測晶片(運動、環境、生醫)受限於可動或固定的設計,以及使用電極金屬的不同,必須採用三套不同製程。當某一件穿戴式裝置(例如智慧型手機、手表)或物聯網晶片必須同時具備三大類感測功能時,不同類的感測晶片之間、以及感測晶片與系統電路之間均無法進一步整合,造成微小化及節能的困難,也提高了生產成本。

國研院晶片中心之「多感測整合單晶片技術」為晶片中心與製程廠共同開發,成功將振動微機械結構整合於一般IC晶片中,並且克服將不同金屬和半導體IC製程整合於單一基板之困難,完成運動、環境及生醫三大類感測晶片與IC電路的整合驗證。未來單一晶片將可內含多項不同類的感測功能,且無線通訊、計算及記憶等一般IC功能亦一併整合於其中。

圖二、多感測整合單晶片技術
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(上圖左)現有技術必須分別製作三類感測晶片和通訊、運算等一般IC晶片,(上圖右) 國研院晶片中心的「多感測整合單晶片技術」可將其整合為單一晶片,不但製程大幅簡化,亦縮小了晶片面積,而可減少耗電。

「多感測整合單晶片技術」為台灣之自主技術,使用台灣8吋晶圓廠標準製程,結合設計及測試等技術,即可以單一標準製程製作不同的多感測整合單晶片,不但具有低成本、微小、省電等特性,且系統整合富有彈性。晶片中心將與國內製程及封裝廠合作,積極推動本技術之產業化。

圖三、運動感測晶片與一粒米大小比較
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(上圖) 國研院晶片中心開發出的「多感測整合單晶片技術」可以單一標準製程製作不同的多感測整合單晶片,不但具有低成本、微小、省電等特性,且系統整合富有彈性。上圖為運動感測晶片與一粒米大小比較。

鑑於台灣學術界擁有強大的研究能量,晶片中心亦將積極與學術界合作,推動學術界研發出各式各樣的創新感測晶片,並配合產業界導入量產。學界與業界將可合作利用晶片中心之技術平台,發展感測整合晶片關鍵性零組件,實現穿戴式裝置及物聯網整合產品,聯手進軍全球智慧感測晶片市場,趕上穿戴式裝置及物聯網熱潮,為台灣IC產業開啟新契機。


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