▲ 工研院發表全球首創2奈米製程鍍膜設備 。（圖／記者蕭文康攝）
記者蕭文康／台北報導
2023 SEMI Taiwan（台灣國際半導體展）今開展，經濟部技術處暨工研院展出7項領先全球首創技術，其中最受現場關注的是2奈米鍍膜技術，將成為台灣次世代供應鏈強大後援，另攜手一詮發表全球最強「相變化冷散熱技術」，目前已成功打入美國HPC晶片大廠供應鏈。
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工研院指出，在今天成果主題館開幕中宣布已成功開發出全球首創複合式原子層鍍膜設備，專攻2奈米以下半導體鍍膜製程，並獲2023 R&D 100大獎。此次首度對外展出機台，未來將與旭宇騰精密合作生產，預期可打入半導體製造龍頭廠，獲業界高度關注。
另全球最強「相變化冷散熱技術」可達全球最高千瓦散熱水準，超越目前散熱技術一倍以上，符合未來AI與資料中心建置需求，該技術已與一詮精密合作生產產品，並已交貨給數家國際AI晶片大廠驗證中。
經濟部技術處處長邱求慧表示，世界半導體貿易統計協會（World Semiconductor Trade Statistics; WSTS）預估，全球半導體預估將於2030年破兆美元，台半導體產業位居於國際重要地位，去年半導體的產值年成長超過18%，突破新台幣5兆元，位居全球第二，反映台灣在全球科技和製造領域卓越實力！
台灣在晶圓製造和封測領域擁有堅強實力，其中消費性電子產業占比甚高，為確保台台灣半導體產業優勢，經濟部技術處透過法人研發及補助業者，發展AI晶片及前瞻記憶體、化合物半導體製程材料設備等自主技術、以及推動法人建置先進製程及異質整合試量產線，自2019至2023年已投入超過250億元，加速國內業者創新產品落地，未來將持續協助產業在先進製程、小晶片、異質整合、化合物半導體、綠能技術等領域，開拓創新技術與國際市場。
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總統府資政沈榮津指出，半導體產業在政府推動「五加二產業」與「六大核心戰略產業」過程中扮演相當關鍵的角色，蔡總統上任後致力將台灣打造成「半導體先進製程中心」，此目標需要業者跟政府一起通力合作，讓台灣繼續做全球半導體業界領頭羊。今日欣見工研院及半導體設備專業廠商旭宇騰精密科技共同合作研發出全球首創「二奈米製程鍍膜設備」，此技術不但將打入半導體前段設備的供應鏈，也能協助台灣產業往「設備國產自製」的目標前進一大步。
今年「科技專案成果主題館」囊括工研院六個單位共計52項前瞻創新技術，其中尚有多項獨步全球之科技，例如與力積電合作的「高階異質整合技術」，其晶片間的傳輸速度超越國際大廠，為延續摩爾定律的關鍵途徑；「SiC晶錠雷射切割製程系統」，已與漢民科技合作4吋SiC晶錠切裂驗證，2023年底6吋晶錠切裂產速可達傳統線切之5倍、晶錠料損降低7成，提升50%產能；高準確性二合一的「Micro LED顯示模組快速檢測技術」突破傳統100度光源角度檢測至120度，相較於傳統設備提升50%量測效率並可客製化檢測；最後，專攻後端製程量測領域的「超高速先進封裝精密線路檢測模組」，可應用於5G晶片、電動車、高效處理器之3D封裝產品，高速還原工件影像以滿足全檢需求，助攻臺灣持續領航國際。
經濟部技術處科專成果主題館亮點技術如下：
一、全球首創二奈米製程鍍膜設備 成為次世代供應鏈強大後援：
半導體生產過程複雜繁瑣，每個步驟製程需運用特殊設備，然在步驟切換時，常遇到傳輸耗時、汙染及品質下降等問題。為此，經濟部以科技專案補助工研院研發全球首創二奈米製程鍍膜（Hybrid Atomic Layer Deposition；Hy-ALD）設備，將半導體前段鍍膜製程步驟整合為多合一（all-in-one）系統，滿足速度快、低耗電的下世代電晶體及記憶體所需。這項設備導入10件核心專利技術，巧妙整合融入機台以提升鍍膜品質和生產速率，不僅滿足元件高深寬比、均勻沉積等需求，還成功突破國外大廠對原子層膜沉積設備專利的屏障。不僅將臺灣國產自製率由30%提升至60%以上，更可將維修時程縮短從7天至1天。未來將與旭宇騰精密科技合作生產，預計這款設備未來將佔據ALD鍍膜市場約10%，相當於約84億台幣，為台灣次世代半導體鍍膜設備供應鏈提供有力支援。
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二、工研院攜手一詮精密發表全球最強「相變化水冷散熱技術」，HPC 大突破：隨著各產業對AI與資料中心建置需求日益增溫，如何兼具低耗能與高效運算力成為關鍵，業界現在正積極解決高效能運帶來的超高功耗散熱瓶頸，傳統的散熱元件只能提供到200W散熱能力，工研院結合一詮精密聯合發表「相變化水冷散熱技術」，開發千瓦級高強度的散熱元件，直接貼附在高效能運算晶片表面，藉由晶片內的水量蒸發與冷凝，即可達到快速傳熱與大量移除熱量效果，目前已成功打進美國HPC晶片大廠供應鏈。
三、高階異質整合技術 延續摩爾定律關鍵途徑：小晶片（Chiplet）是種新興的半導體設計和製造方式，它將整個單晶片系統( SoC )電路拆分成更小的、功能特定的設計，並可在不同的製程工藝下製造，最後藉由先進封裝整合出高效能且低成本的產品，被視為延續摩爾定律的關鍵途徑！半導體產業從設計到測試是由不同公司進行，工研院發展從IC設計、晶圓製作、先進封裝到測試的一站式服務能量，開發Chiplet應用之關鍵矽智財( IP )，並與國內知名大廠力積電合作，高階異質整合技術，相比傳統架構頻寬提升10倍以上，資料移動能耗降低至1/10以下，AI加速器成本降低90%（40奈米AI Engine+25奈米DRAM）。
四、超高速先進封裝精密線路檢測模組 先進封裝檢測無死角：本技術兼具高精度與高速運算特點，單次掃描1μm精度僅需1秒，大幅縮短既有機台75%量測時間。同時具備多角度投光設計，克服遮蔽與反光問題，讓檢測無死角，可應用於5G晶片、電動車、高效處理器之先進封裝產品，有效解決現有先進封裝自動光學檢測設備僅具備2D形貌檢測功能。
五、高純半絕緣型碳化矽粉體技術 助攻化合物半導體創新動能：全球5G、電動車產業的興起，帶動高頻及高功率電子元件模組需求，也讓寬能隙化合物半導體關鍵材料、晶圓供應及高階材料分析技術蔚為趨勢。工研院開發高純半絕緣型碳化矽粉體技術與粉體長晶驗證與材料檢測分析等關鍵技術，可一次性調控碳化矽粉體純度達5N以上，更可控制晶粒尺寸、晶相比例，減少一般製程的步驟與純化廢液產生，作為國內化合物半導體材料開發與驗證的技術整合平台，成為助攻化合物半導體產業發展的創新動能。
六、Micro LED顯示模組快速檢測技術 提升50%量測效率：現今手機、平板及智慧型手錶等攜帶裝置，為追求更高亮度、更低功耗以及更優秀的對比度等，許多大廠計畫將螢幕面板升級至Micro LED，台灣長期仰賴國外檢測設備廠商進行Micro LED校正量測，而一般來說，色度與亮度等性能都須使用不同機台檢驗，但隨著產品朝向多樣化與大規模量產，單一式檢測設備已不敷使用。由經濟部技術處補助工研院開發結合色彩校正及光學檢測兩項核心要點，成功研發出高準確性二合一的「Micro LED顯示模組快速檢測技術」，此項技術突破傳統100度光源角度檢測，擴大至120度，能提供客戶各種新產品客製化檢測，並相較於傳統設備提升50%量測效率。
七、超高速動態視覺仿生感測技術 助你及時閃避超高速物體：為解決傳統影像攝影機常常因為物體移動太快，或因外在環境光過亮、太暗問題，導致拍攝影像模糊，工研院開發超高速動態視覺仿生感測技術，搭配特殊事件型相機+AI人工智慧演算法，運算時間小於1毫秒，比國際最佳演算法3.5 毫秒更快，可精準運算並追蹤物體移動軌跡。一般人眨眼與運動反應時間約為 100~200 毫秒，因此能做出比人類反應速度更快的閃避動作，如在棒球場上可閃躲球速超越 200 公里的棒球，可以比喻為「永遠不會被大谷翔平速球打到的機器人」技術。目前AI軟硬整合技術國內外合作累計簽約金額超過億元，未來可應用於低照度環境安全監控、高速移動物體偵測、姿態與動作辨識、低功耗與算力嵌入式系統的視覺系統。
八、高產速、低料損 SiC晶錠雷射切割製程系統 與漢民科技完成驗證：針對CMP-ready SiC晶圓生產開發高產速、低料損創新製程設備，由超快雷射晶錠改質、超音波裂片、奈米級研磨及自動傳輸定位四大次系統整合而成，已與漢民科技合作完成4吋SiC晶錠切裂驗證，2023年底6吋晶錠切裂產速可達傳統線切之五倍、晶錠料損降低七成，預計可使產能至少提升50%，為SiC基板生產提供全新高效益解決方案，提升台灣半導體設備自主與供應鏈韌性。
九、跨部會催生雲端AI晶片獨角獸創鑫智慧 晶片能效領先煇達， 全球第一：生成式AI帶動高效能運算（HPC）需求大幅提升，也帶動雲端與資料中心市場快速成長，由國科會及經濟部扶持的創鑫智慧（NEUCHIPS），為國內首家切入7奈米製程IC 設計新創業者，研發出獨步全球最高能效的RecAccel™ N3000加速晶片與DM.2模組，提升運算效能、大幅降低成本。相關產品已量產並與雲端資料中心客戶洽談中，可望為臺灣在高速成長的HPC-AI市場搶一席之地。不僅如此，在AI晶片產業測試基準的工程聯盟（MLCommons）近期公布的資料中，創鑫智慧在每瓦的資料中心伺服器的查詢次數上，贏得最佳能效比領導地位。