台積電市值衝破7兆元的背後!小晶片系統扛大任,突破摩爾定律障礙
台積電市值衝破7兆元的背後!小晶片系統扛大任,突破摩爾定律障礙

台積電正在投入5奈米及3奈米先進製程,但在先進封裝技術上也持續推進,小晶片(Chiplet)系統封裝正成為台積電主要客戶所重用的技術。

Chiplet(小晶片)系統級封裝技術被視為減緩摩爾定律失效的對策,台積電剛宣布與ARM(安謀)合作第一款以CoWaS(基板上晶圓上封裝)解決方案,獲得矽晶驗證的7奈米小晶片系統產品,包括AMD(超微)跟聯發科也都是Chiplet先進封裝技術的座上賓。

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雙小晶片系統平面圖
圖/ TSMC

搭上5G及客戶新品熱潮,台積電股價在27日衝上272元歷史新高,市值更站上7.05兆元新高。雖然不是第一次(2017及2018年均有紀錄),台積電又再度超越英特爾市值2255.8億美元(約新台幣6.97兆元)。

台積電表示,跟ARM合作的小晶片系統於2018年12月完成產品設計定案,並於2019年4月成功量產。台積電表示,這款概念性驗證的小晶片系統成功地展現在7奈米FinFET(鰭式場效電晶體)製程及4GHz Arm 核心的支援下,打造的高效能運算系統單晶片(SoC)關鍵技術。

編按:台積電跟ARM合作的小晶片系統,建置在CoWoS中介層上,由兩個7奈米生產的小晶片組成,每一小晶片包含四個Arm Cortex- A72 處理器及一個晶片內建跨核心網狀互連匯流排,小晶片內互連的功耗效益達 0.56pJ/bit、頻寬密度為 1.6Tb/s/mm2、0.3 伏 LIPINCON 介面速度達 8GT/s,且頻寬速率為320GB/s。

樂高堆疊,小裸晶片組成系統單晶片

Chiplet近年成為半導體界爆紅關鍵字,傳統系統單晶片做法是每一個元件放在單一裸晶上,造成功能越多,矽晶片尺寸越大。Chiplet的做法是將大尺寸的多核心設計分散到個別微小裸晶片,比方處理器、類比元件、儲存器等,再用立體堆疊的方式,以封裝技術做成一顆晶片,類似樂高積木概念。

這樣一來,廠商有更好的靈活性,生產良率提高,且成本降低。只是,小晶片系統中的各小晶片必須能夠透過密集、高速、高頻寬的連結,才能確保最佳的效能水準,因此台積電開發的LIPINCONTM技術,讓小晶片間資料傳輸速率達 8Gb/s/pin,並且擁有優異的功耗效益。

AMD全新Ryzen 9 3900X桌上型處理器,擁有高達12核心24執行緒.jpg
AMD執行長蘇姿丰看好Chiplet小晶片系統技術能讓摩爾定律續命。
圖/ AMD

Chiplet封裝,聯發科、AMD也採用

不只ARM宣布使用台積電Chiplet小晶片系統技術,聯發科也在9月台積電技術論壇宣布,已採用台積電Chiplet技術量產資料中心用途高效能ASIC晶片。

AMD更是今年跟台積電合作7奈米先進製程量產EPYC伺服器處理器,看好以Chiplet小晶片系統級封裝、創新晶片架構、異質整合達到摩爾定律所預期的半導體效能提升效果。

AMD執行長蘇姿丰坦言,摩爾定律仍然有效,但推進的速度趨緩。過去半導體業靠先進製程微縮,讓晶片體積不變,但電晶體密度倍數提升,如今發展逐漸面臨瓶頸,必須靠Chiplet封裝、異質整合等技術協助智能微縮下,效能還能提升。(提前發表!聯發科5G單晶片「大翻盤」年底量產,斥資上億研發基地曝光

中美角力新戰場,忙於建立I/O標準

小晶片系統效能關鍵在微小晶片之間的溝通介面傳輸效率及功耗,不僅台積電積極發展Chiplet技術,美國國防高等研究計畫署(DARPA)也推動電子產業振興計畫(ERI),希望主導小晶片系統的I/O標準。中國半導體業者也積極期望在物聯網產業應用上,利用小晶片系統加快傳輸效率,並建立自有I/O標準,突然,Chiplet已成為中美角力新戰場。

半導體_semiconductor
摩爾定律是否能持續,一直是業界關心話題。
圖/ shutterstock

台經院研究員劉佩真表示,微縮製程就是利用縮小晶片的特徵尺寸,將晶片體積越縮越小、但功能越放越多;但在晶片微縮成本越來越高下,可以透過異質整合如2.5D/3D、fan-out(扇出)和系統級封裝來完成。目前小晶片的目標應用場域包括雲端、邊緣運算、軍事和航空領域等。(面對死對頭三星,台積電未來十年能否坐穩晶圓代工龍頭就靠它

責任編輯:陳映璇

關鍵字: #台積電 #英特爾
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補齊未來電子業版的關鍵拼圖!矽眾科技以高階溫度補償驅動晶片IP,助攻高階AI與車用市場
補齊未來電子業版的關鍵拼圖!矽眾科技以高階溫度補償驅動晶片IP,助攻高階AI與車用市場

你是否曾好奇,為何今日的手機能在艷陽下持續運作,而電動車也能從零下的極地順利駛出,精準感測周遭環境?

看似尋常的應用場景背後,其實隱藏著一顆默默進行的「溫度偏移校正」關鍵晶片。這類負責環境感知、並能進行溫度補償的「驅動晶片」,是電子元件穩定運作不可或缺的一環 。然而,這塊高階驅動IC的研發,長期以來卻是臺灣在全球半導體供應鏈中相對薄弱的環節,使得臺灣眾多在零組件領域傲視全球的廠商,在高階應用市場中受制於人。

矽眾科技鎖定高階溫度補償驅動晶片IP,要替臺灣補足產業鏈缺口

「我們臺灣在零組件領域,其實有很多世界第一,例如在全球市佔率領先的振盪器,但始終難以打進高階產品線,就是因為缺少能驅動這些零組件的高階晶片。」矽眾科技創辦人陳世綸開宗明義地指出產業痛點。他解釋,許多臺灣零組件廠商雖擁有卓越的製造能力,但在高階驅動晶片上卻高度仰賴美日大廠,而國際大廠往往不願開放最先進技術,臺灣廠商因此缺乏在價值鏈高附加價值鏈段的話語權,只能在低利潤的紅海市場中競爭。如何打破技術封鎖、強化自主關鍵技術,成為臺灣電子產業邁向國際高端市場的關鍵課題。

而矽眾科技的成立,正是為了補上這道斷鏈而生。作為少數專注零組件驅動晶片矽智財(Silicon Intellectual Property , IP)開發的企業,當AI運算與電動車市場爆發性成長,矽眾科技以可重複授權、穩定可靠的矽智財解決方案,成為產業鏈中不可或缺的關鍵推手。陳世綸說當高階電子產品對穩定性的要求日益嚴苛,就更考驗元件必須能在高溫、低溫甚至劇烈溫度變化下維持效能。這正是「溫度補償」(Temperature Compensation)技術的關鍵價值所在。

「矽眾科技的IP 就像貼心的助理,提醒元件「冷了多穿衣服、熱了脫下外套」,透過溫度補償即時調整參數,即使處於零下 40 度的嚴寒或高達 140 度的酷熱環境,訊號依然能保持精準一致。」陳世綸生動地形容 。

透過開發板進行晶片溫度感測與數位校準測試,確保 MEMS 感測器在不同溫度下依然能維持精準運作。
透過開發板進行晶片溫度感測與數位校準測試,確保 MEMS 感測器在不同溫度下依然能維持精準運作。
圖/ 數位時代

他進一步解釋,晶片內整合了類比的溫度感測器來偵測環境溫度,並將數據傳送給數位電路進行判斷與分析,數位電路再發出指令,精準校準MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 感測器的參數,確保其在不同溫度下都能提供正確值,避免因溫度變化導致的誤差和功能喪失,例如手機熱當或汽車失靈 。這種「類比感知+數位判斷校準」的整合能力,正是矽眾科技在高階驅動晶片領域所構築的技術壁壘。

陳世綸表示,矽眾科技之所以選擇IP這條賽道,正是看準了其在產業中的獨特價值。作為IP公司,其設計模組能適用於從0.18微米的成熟製程到小於10奈米的先進製程,客戶可根據自身產品需求快速整合,大幅縮短開發週期。這種靈活性,不僅讓矽眾能服務更廣泛的客戶群,也賦予了臺灣零組件廠商快速切入高階市場的機會。

晶創IC補助計畫奧援,矽眾科技以IP挺進高階市場布局全球

然而,IP的研發是條燒錢的漫漫長路。陳世綸坦言,由於IP的價值在於其穩定性與可重複使用性,但要達到這個門檻需反覆測試與驗證 。他透露,矽眾科技的IP中,每個驅動電路區塊都必須經過數次的設計定案(tape-out)與實體測試,而每次的成本都高達數萬至數十萬美金不等。「沒有政府的計畫支持我們根本做不到,」陳世綸感念地表示,而他口中的計畫正是由經濟部產業發展署所推動的「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),讓團隊得以持續突破與精進,追求每個電路區塊的極致穩定性與精準度。

晶創IC補助計畫的資金補助,不僅加速矽眾科技的測試進程,也成功讓這個具備溫補能力的高階驅動晶片IP跨入車用與AI市場 。陳世綸說明,此IP主要針對高階MEMS零組件,特別是應用於5G手機、低軌道衛星、AI伺服器中需要高頻率、高準確度且耐溫的振盪器 。同時,它也符合嚴苛的車用認證,確保車載系統在極端溫度下的穩定性 。此外,此IP亦可支援手機中的胎壓偵測、高度偵測等MEMS感測器,因未來的電子產品將大量使用這類元件,且需具備溫度補償能力以維持精準度 。

如今,矽眾科技已與美加、日本、歐洲及臺灣等國內外大廠展開合作。陳世綸欣喜地表示,許多客戶原本因買不到關鍵驅動晶片而受限於低階市場,現在矽眾科技的IP補上了這一塊,他們也終於能進軍高毛利產品線。目前,已有合作夥伴將矽眾的高階驅動晶片IP導入車用認證流程,未來甚至可望進一步進入低軌道衛星與醫療穿戴市場。

矽眾科技站穩利基市場,與全球MEMS企業共舞

有了晶創IC補助計畫的挹注,矽眾科技更能以關鍵 IP 、溫度補償技術,帶領團隊協助臺灣半導體產業鏈從
有了晶創IC補助計畫的挹注,矽眾科技更能以關鍵 IP 、溫度補償技術,帶領團隊協助臺灣半導體產業鏈從「代工製造」轉向「設計賦能」。
圖/ 數位時代

比起一家公司從頭到尾包辦整顆IC的傳統模式,IP公司更像是站在舞臺後方的設計者,協助每一位客戶量身打造表演服、背景道具與燈光效果,讓他們能快速踏上國際舞臺。「我們不做整套產品,但我們讓臺灣的零組件有機會躋身高階應用,不再只是代工。」陳世綸堅定地說,矽眾科技的策略,是站在面對未來5到10年需求的位置上,看見即將來臨的市場缺口,然後在它出現前就先把技術準備好 。

「我們希望矽眾科技未來是跟著全球 MEMS 企業一起共舞,」陳世綸生動的描繪出公司的願景,矽眾科技透過獨特的IP商業模式、關鍵的溫度補償技術以及晶創IC補助計畫的強力奧援,不僅成功在利基市場中站穩腳步,更為臺灣半導體產業開闢了一條高值化的新路徑。這項成果不僅是矽眾科技自身的里程碑,也證明臺灣的IC設計實力,已在全球高階半導體供應鏈中找到了新的戰略位置,從過去的「代工製造」轉向「設計賦能」,引領臺灣零組件產業邁向更高層次的全球市場競爭力。

|企業小檔案|
- 企業名稱:矽眾科技
- 創辦人:陳世綸
- 核心技術:5G通信、人工智慧、物聯網、車用電子矽智財(IP)設計服務
- 資本額:新臺幣1仟700萬元
- 員工數:6人

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
在行政院「晶片驅動臺灣產業創新方案」政策架構下,經濟部產業發展署透過推動「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,引導業者往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之低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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