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新材料和創新技術正成為後摩爾時代晶片供需的新解方

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科技產業資訊室 (iKnow) - Kyle 發表於 2022年6月28日
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圖、Atomera的Mears Silicon Technology(MST)

眾所皆知,摩爾定律已經逐漸不適用半導體製程的未來發展,因此許多專家都在構思如何突破現狀的方式。如今市場又遇到晶片短缺的噪音,隨著經濟情勢的逆轉,廠商必須開始思考,興建新晶圓廠的延遲性,有機會遇到在未來產能激增但需求同時減弱時,又再一次導致嚴重產能過剩的問題。

為了解決這些問題,結合非資本投資,且以最小資本支出增加晶圓廠吞吐量的絕佳機會,就是透過新材料,甚至重新設計製造流程,來達到簡化晶圓吞吐量,以及其他工程技術。例如:Atomera的Mears Silicon Technology(MST),即是通過在現有製程節點提供一套新的、意想不到的材料改進,使半導體工廠能夠延長其昂貴製造設施的壽命技術。

美國政府支持的非營利戰略投資者In-Q-Tel,在給美國商務部的信函中建議確保對新創企業和小型企業提供足夠的支持,這對於促進創新至關重要。它還建議建立“製造沙盒”,讓小公司可以使用商業設備和工具,從而幫助消除進入半導體產業的障礙。

其他超越摩爾定律的方式,正成為半導體廠商尋求突破的關鍵。例如:採用新封裝技術(SiP等)、投入正在崛起的電源/高壓/射頻技術領域、CIS和其他感測器重要性不斷提升、以及採用新記憶體(MRAM、ReRAM等)等,這些都是跳脫摩爾定律的關鍵技術發展趨勢。

在新封裝技術上:現今流行的小晶片(Chiplet),即是採用新封裝的最佳範例。因為新封裝可使小晶片和其他異構晶圓幾乎可以整合在一起,就好像它們在同一個晶片上一樣。這將對整個應用和技術領域產生深遠的影響。這也是為什麼有愈來愈多廠商相繼投入的原因。

其次,功率、高壓和射頻是成長最快的三個半導體市場。如今所有應用中的複雜電源管理(PMIC)愈來愈重要,以及汽車、工業和基礎設施的成長,這些因素都讓電源和高壓IC變得愈來愈重要,這也是為什麼愈來愈多公司正在加大力度使用SiC和GaN基板來製造成本更低、損耗更低的功率元件;至於射頻IC,也因為5G以及未來的6G時代的來臨,讓其在行動通訊的地位愈來愈關鍵。

至於無人駕駛車以及AI的崛起,影像感測器(CIS)和其他感測器重要性不斷提升。記憶體在摩爾定律遇到瓶頸時,從以前的附屬品轉變成主角,MRAM、ReRAM等新記憶體更成為後摩爾時代的新興儲存解決方案。

總之,建立一個能夠製造尖端AI晶片的3奈米晶圓廠是一個不錯的目標,但它無助於建立一個可持續性的半導體產業,使用新材料,或著尋求創新技術,以免未來再一次陷入半導體短缺或供給過剩的惡性循環之中。(949字)


參考資料:
Can Advanced Materials Address Moore’s Law Slowdown and the Chip Shortage? Electronic Design, 2022/6/20
Developing A Semiconductor Innovation Strategy That Builds For The Future. Forbes, 2022/6/22


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