百年半导体技术、集成电路 (IC) 也走过 60 个年头,为何需要创新?因为进入先进工艺后,摩尔定律 (Moore's Law) 纵横半世纪的论调:IC 上可容纳的"晶体管"数目,每隔一年半或两年便会增加一倍,性能也将提升一倍,已发生质变。当 IC 线径微缩,电性干扰随之放大,晶体管栅极的物理特征尺度不再单纯等同于工艺节点数值;想让 IC 效能与工艺演进继续携手前行,必须寻思新的信道或堆栈方式,并协同上、下游设计共同优化才成!
否则,就算节点数值再怎么小,效能增幅还是有限、甚或停滞不前,也难怪总有唱衰摩尔定律的声音。这也是前几年业界大力倡议"可测试设计"(DFT) 和"可制造性设计"(DFM) 的动机;当工艺问题越来越复杂、要解析的变量越来越多,人工智能/机器学习 (AI/ML) 自然也堂而皇之进驻。除了效能,边缘 (Edge) 设备与穿戴装置的日渐普及,使功耗、效率与芯片外形同样备受关注,于是,异质整合 (Heterogeneous Integration, HI) 成了热搜关键词。
钰创董事长卢超群便公开声称:摩尔定律只盯住同构型整合,但半导体未来须由 AI X HI X IC 合体发功。由力晶半导体改组而成的"力晶积成电子"(简称:力积电,PSMC),主张仿效人脑运作将处理器与内存集成在一起以加速神经网络 (NN) 运算,另有人将脑筋动到了对高带宽 DRAM 与射频前端 (RFFE) 做整合;不过,封测厂日月光认为这些只是摩尔的延伸,真正的异质整合须是破坏性创新,是"摩尔完全没考虑到的东西",且要能发挥杠杆作用。
再者,产业环境也不一样了!以前,整合设计与制造商 (IDM) 多半以自有产品为主,但如今"无晶圆厂"(fabless) 的 IC 设计或系统商却成了他们的大金主。电子设计自动化 (EDA) 工具供货商对于系统商的崛起,尤其感受深刻,其中不乏信息与传统机械大厂;如何让这些业者以原有熟悉的程序语言,无缝链接 AI 与电子工程、完善嵌入式运算系统,正为 EDA 带来新一波商机。有鉴于此,今年 SEMICON Taiwan 国际半导体展以"More than Moore"作为创新主轴。