這一陣子在美國品牌「Urbanoutfitters」商店一進門的地方,都會看到一個告示牌寫著DIY(Do-It-Yourself),在牌子所在的桌上則放了布料、材料,與許多不同類型的DIY書籍與雜誌,例如《MAKE》雜誌、《ReadyMade》雙月刊。DIY的緣起已久,不過會出現在Urbanoutfitters店面的醒目位置,仔細想想,其實是個有趣的現象。 Urbanoutfitters在美國是屬於所謂的「生活型態/潮流」品牌商店,客層主打二十到三十歲的學生/社會新鮮人,經濟上較為寬裕,而且追求潮流認同的年輕人社群。店內從服飾、家具、配件、寢具、玩具、書籍等都有陳列,而唯一的目的就在於領導與凝聚該社群的流行與潮流共識。 在Urbanoutfitters看到DIY專區,代表他們意識到「動手做」的概念,似乎在這樣的社群中蠢蠢欲動。而他們設立專區的這個決定,極有可能在社群中引起正向的回饋,形成一個DIY的潮流運動。 如果大家以為在DIY專區裡陳列的刊物,報導的DIY就是釘釘木材或是修理電視、水管之類的,或是猜測這些雜誌是充滿數字與胡亂排版的破爛使用手冊,那就完全低估了DIY現象的可能性。這些書籍或是雜誌,在排版、字體與視覺設計上,都有專業設計書籍的水準。內容則包括縫紉、家具設計、工藝品製作、廢物利用、環保材質、個人出版、改裝音響、機器人實做、電腦程式設計等包羅萬象。 不管是埋首工作室切木頭、割鋁版,或是在電腦前面開七個視窗寫程式編輯音樂/影片,已不再被認為是宅男或是理工學生的專利,而成了一件最酷最新潮的事情。穿著帥氣的T恤坐在有設計感的家具上,跟焊接IC電路板與電腦排版出圖印書,現在可是得要同時擁有,而且都是自己動手做,才是走在時代尖端。我不得不好奇,究竟這個現象背後的推手是什麼? 彰顯個人能力與自信 如果我們回顧DIY的緣起與一直以來的精神:反消費主義、個人主義、龐克理想、反專家與資本主義巨獸等,可以了解這些價值正是現在西方社會大力推銷的「創意工作者」思考基礎。社會潮流走到這一步,敏感的商人嗅到了機會,因此整個DIY領域成了一個產業,能夠自己動手做東西自己使用,成了個人各方面能力的彰顯與自信的來源,是不是真的能節省開銷已經不再是重點。 另一點重要的推力,我認為是數位工具的普及。七○年代的DIY行動,模糊的「製作者與消費者」是主要的想法之一。數位工具與網路的出現與普及,是建構在同樣的理想上的,數位工具讓一般大眾可以自己動手的項目突然之間多了非常多,又讓這些經驗可以透過網路流傳,甚至形成社群分享。 我們現在有各式各樣影像/繪圖/建模/模擬的軟體,搭配先進又普及的顯示技術/列印技術等,讓所有的人都可以做到個人出版以及精準的圖像輸出。網路出現十倍速資訊的流通,在家工作不僅常見,也成了新興潮流。無論是技術上或是心理上的支援系統,不再只能來自於辦公室,大有可能來自於線上世界與社群(想想MySpace與YouTube現象)。 這五年來一個新興的DIY領域:電子電路與程式設計,則獲得了來自於學界與企業界的大力鼓吹與實質幫助,成了最紅的方向之一,Flash、Proce55ing、MAX/MSP等軟體普及了程式設計,也降低了人機互動實做的門檻。這兩年甚至連電腦硬體(電路設計與微處理機控制系統),都有公司推出方便DIY同好快速上手的工具組產品(toolkit)。 利用這些toolkit,使用者不需要先經過電機資訊教育數年的荼毒轟炸,就可以在最快時間內實做出各式各樣的電腦硬體應用。還是擔心學不會,或是需要一步步的教學說明? instructable.com、makezine.com、inventiondb.com等DIY網站,都有上萬個各式各樣的教學與經驗分享,《MAKE》雜誌與O'Reilly出版社的Hack系列也是最棒的入門書。 重點是,這些事情不再是只能出現在理工學生的小世界,「潮流人士如你,更是應該跟上這股創意浪頭!」正是Urbanoutfitters這類型的店家開始為DIY書籍與材料開專櫃,所想傳遞的最重要訊息。不管我們同不同意透過商業操作宣傳DIY精神,這些數位工具的出現,確確實實釋放了更多一般大眾的創意。
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。
