在電動車的感測系統、物聯網中的無電池標籤，以及AI伺服器的高速記憶體修復技術中，都有一個極其微小、幾乎難以用肉眼辨識的元件，默默地發揮關鍵作用。它負責確保系統功能的正確運作，並保護資料的安全性。這個不起眼卻不可或缺的元件，就是「單次可燒錄記憶體」（OTP）。
想像一下，當你坐在自動駕駛的電動車裡，這台移動的智慧裝置正以每小時100公里的速度行駛。它的感測系統、電池管理與安全控制，全仰賴晶片裡的數十億個電晶體協同運作。然而在這些肉眼不可見的微觀世界中，有一個被稱為「功能保險絲」的關鍵元件，如果它的數據在出廠後因高溫或電壓變化而悄悄「跑掉」，將可能在高速行駛下可能造成無法挽回的危險 。
當晶片製程往先進節點發展，傳統OTP技術隨製程微縮而暴露出可靠度與壽命的瓶頸。過去在成熟製程表現穩定的方案，進入7奈米或更先進的製程後，讀取壽命竟從理論上的「無限次」驟降至僅能維持數秒，突顯現有技術難以因應先進製程需求，對需要長期穩定運作的車用與工業應用而言是不可承受的風險。作為矽智財供應商的上峰科技，正是專注於這項關鍵技術的代表之一，其專利OTP技術已被應用於車用電子、物聯網裝置、AI與高可靠性工業設備等多個領域，為全球客戶提供穩定且可持續的解決方案 。「我們的目標是讓OTP在先進製程中一樣可靠，甚至比以前更好。」上峰科技創辦人暨董事長莊建祥開門見山地說。
以電遷移取代爆炸，上峰科技重寫OTP的可靠性
不同於傳統電子熔絲(eFuse)依靠高電流「爆炸式」燒斷導體，或反熔絲(Anti-fuse)以高電壓擊穿氧化層，上峰科技的I-fuse®解決方案採用低於熔斷點的熱輔助電遷移機制。簡單來說，就是用較低的電流與電壓，讓金屬原子在導線內緩慢遷移並改變阻值，而不是粗暴地炸斷它。
莊建祥解釋到，不同於eFuse的「爆炸式」斷裂，I-fuse®的方式更像是一種「緩慢推動」金屬原子的遷移，過程溫和卻能精準改變阻值。因為沒有爆炸，自然就沒有金屬碎屑或自我接回的風險，編程狀態因此能長期保持穩定；而在過程中所需的電壓與電流也遠低於傳統技術，無需高壓電路與內建電荷泵，讓系統設計更簡潔、功耗更低。
他進一步談到，I-fuse®還能在讀取過程中模擬燒錄狀態，所謂的"假燒”，產生類似靜態隨機存取記憶體(Static Random-Access Memory, SRAM)的重複讀寫測試模式，對整個OTP區塊進行全面檢測，確保每一顆出廠的OTP在進入車用或其他高安全性應用之前，都已經通過完整的可靠度驗證，以達成"零缺陷”。過去十多年，I-fuse®已在多種製程節點完成驗證，包括成熟製程與高介電常數金屬閘極(High-k Metal Gate, HKMG)節點。2023年，上峰科技也曾宣布I-fuse®成功在12奈米鰭式場效電晶體(Fin Field-Effect Transistor, FinFET)製程完成矽驗證，不僅延續低成本與設計彈性的優勢，也證明即使在先進製程下，仍能以極小面積支援業界優異的低操作電壓，且無需額外光罩與電荷泵。
不過隨著製程微縮，金屬線寬與高度同步縮小，對爆炸式燒斷的OTP而言是嚴峻挑戰，卻讓 I-fuse®的電遷移機制更得心應手，莊建祥表示當線條越細，越容易在低電壓下完成燒錄，因此上峰科技有足夠的信心能直接從12奈米跨入7奈米，並規劃向3奈米、甚至環繞式閘極(Gate-all-around, GAA)與FinFET架構前進。
計畫助攻跨入7奈米，I-fuse®應用版圖持續擴張
而這次的跨越，正是因為有經濟部產業發展署推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)協助。莊建祥坦言，對規模不大的IP業者而言，先進製程開發風險高、投入成本大，如果沒有外部資源挹注，很難同時負擔研發與驗證。「晶創IC補助計畫」不僅減輕了資金壓力，更讓上峰科技能集中火力解決7奈米製程的關鍵挑戰，包括更嚴格的設計規範與更密集的繞線限制。
「只要製程允許，我們的技術就能做。」莊建祥強調，I-fuse®採用晶圓廠提供的標準邏輯製程材料，不需改變製程或額外光罩，因此對製程轉換的適應速度遠優於其他OTP技術。「別人可能要花三、四年才能適應新的製程架構，我們幾乎可以無縫切換。」
OTP雖小但其用途極廣。在車用感測器中，它是確保不同零件出廠後能進行精準校正的關鍵；在 AI 伺服器與高速運算晶片裡，它能修補記憶體陣列中損壞的位元，延長晶片壽命；在物聯網無電池的裝置中，I-fuse®以極低讀取電壓(0.4V / 1µW)就能運作，適合能量收集環境。莊建祥更明確指出，I-fuse®未來將持續鎖定Wi-Fi裝置、微控制器單元(Microcontroller Unit, MCU)等對低功耗與高可靠性有高度需求的市場，與現有的車用與工業應用形成互補布局。
在全球晶片供應鏈中，OTP 是與輸入/輸出函式庫(I/O Library)、標準單元庫、靜態隨機存取記憶體編譯器(SRAM Compiler) 並列的「四大基礎 IP」之一，幾乎每顆晶片都需要。掌握這項技術，不僅是產品設計的靈活度，更關乎先進製程的導入速度與成本控制。上峰科技的策略是在穩固現有國際客戶基礎上，藉由「晶創IC補助計畫」加速進入7奈米，並持續向更先進節點前進。透過低功耗、高可靠性的 I-fuse®，讓臺灣有機會在先進製程OTP技術上，取得與國際一線供應商並肩甚至領先的地位。
「我們希望成為各種應用場景中，最可靠、最靈活的OTP解決方案。」 莊建祥說。從成熟製程到 7 奈米，從車用到AI與IoT，這顆小小的OTP正承載著臺灣在先進製程中的另一項關鍵優勢。
｜企業小檔案｜
- 企業名稱：上峰科技
- 創辦人：莊建祥
- 核心技術：專注於OTP矽智財的研發
- 資本額：新台幣2億元
- 員工數：46人
｜驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介｜
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」，目標在於藉由半導體與生成式AI的結合，帶動各行各業的創新應用，並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下，經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」，以實質政策補助，於113年鼓勵業者往AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局，以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭，並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。
圖說：長江商學院教授陳龍
