半導體靠5G、人工智慧助攻,未來挑戰在哪?工研院點出一大關鍵

2020.08.11 by
簡永昌
半導體靠5G、人工智慧助攻,未來挑戰在哪?工研院點出一大關鍵
簡永昌攝影
5G、人工智慧將會是驅動半導體產業成長的大趨勢,不過在這些新應用產生的情況下,產業也面臨到技術的調整,包括材料的應用、或是記憶體的差異。

無論是晶圓代工龍頭台積電還是國內晶圓材料供應商環球晶,都認為接下來半導體產業發展的驅動來源會是5G和人工智慧(AI)的相關應用。

但新的應用總會有各種技術挑戰出現,誠如日前中美晶(環球晶母公司)攜手宏捷科技發展第三代化合物半導體「氮化鎵(GaN)」的舉動,就是因應5G的高傳輸會產生高溫,恐不易矽材料的應用而需要尋求新解方。

工研院今舉辦VLSI國際研討會,同時針對產業有傑出貢獻的企業進行頒獎。圖右為得獎者中華精測科技的黃水可總經理、圖左為得獎者晶心科技的林志明總經理。
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工研院於今(11)日舉辦「2020國際超大型積體電路技術研討會(VLSI)」,除了持續聚焦在5G、人工智慧、量子電腦等技術發展跟未來趨勢外,也對於半導體接下來的發展,點出可能推升下一波的成長契機。

資料量爆炸!記憶體結合CPU將會加速運算、減少耗能

以人工智慧的發展來說,工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅就表示,這將產生出相當龐大的數據,並衍伸出儲存以及運算的需求,來達成所謂人工智慧的表現。而現階段,CPU跟記憶體多半是分開處理,資訊在兩者的傳輸就會產生額外的耗能、進而影響表現。

吳志毅表示,在人工智慧的時代下為了讓晶片的表現更佳,將CPU結合記憶體已經是一個大勢所趨,這將能節省近10倍的功耗,同時提升約1萬倍的運算速度。
工研院提供

因此吳志毅指出,在人工智慧的時代下搭配5G的高傳輸、低功耗等優勢,晶片內的設計勢必要走向異質整合:即是將CPU跟記憶體做整合,加速運算的表現。而這類型的新興記憶體例包括磁阻隨機存取記憶體(MRAM)、鐵電記憶體(FRAM)、電阻式隨機存取記憶體(RRAM)等,這些新型記憶體提供更多的工具來增強記憶體性能,也為下一階段記憶體內運算(CIM)建構基礎。

台積電也佈局MRAM,為什麼?

吳志毅舉了MRAM為例,它屬於非揮發性記憶體,雖然是發展不到10年的新興記憶體,但近年來晶片製程的發展越來越小,10奈米製程以下後,不利於Flash Memory的應用,且終端應用的需求也越來越龐大,才加速了MRAM的發展。他舉例,若是能在晶片裡面直接進行儲存跟運算,將能大幅減少近10倍的能耗,至於速度上則需要取決CPU的設計,但至少能有快1萬倍的速度提升。

台積電近年也積極佈局MRAM的技術,更在今年股東會上表示MRAM已經開始小量生產,但要大量商用可能還需要2-5年的時間。
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MRAM也不是全無致命傷。吳志毅指出,除了製程上的問題需要克服外,MRAM因為擁有磁性的特性,導入終端裝置後要如何解決不受外力影響磁性的表現,也是業界正在努力的方向,不過台積電也積極投入MRAM的開發,總裁魏哲家也在法說會上表示目前已經小量生產,但要廣泛應用可能仍須2-5年。

2020 ERSO Award得主揭曉!

此外,VLSI國際研討會中也針對產業有貢獻者頒發ERSO Award,包括旺宏科技的吳敏求董事長、晶心科技的林志明總經理以及中華精測科技的黃水可總經理等人。其中,吳敏求因為在非揮發性記憶體整合元件上,擁有世界級的研發與領導能力,創造出ROM唯讀記憶體、NOR型快閃記憶體以及NAND型快閃記憶體而獲獎。

林志明針對近日軟銀有意出售ARM一事認為,目前對於晶心科技尚無影響,而他點出若半導體產業有意購入,則要注意市場壟斷跟營運中立的兩大問題。
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林志明則是因為投入創新的高效能、低功耗嵌入式微處理器RISC-V,以及相對應的系統晶片發展平台而獲獎,他表示,目前RISC-V仍停留在Design-in的階段,但是在終端應用的市佔率仍然偏低,對於近期軟銀要出脫ARM一事他認為影響並不大。不過他分享個人的看法指出,若是NVIDIA真的像外傳所說有意購買的話,以一間IC設計的角度購入可能要注意如何面對「市場壟斷」以及「營運中立」的問題。

另一位獲獎者黃水可帶領公司研發製造完整半導體測試介面,同時提出ALL In House的一站式服務,備受青睞。由於中華精測主要是測試廠龍頭,舉凡晶圓、封裝等程序都有他們可以著力的地方,因此能觸及的產業跟面相當廣泛。

黃水可表示,不管疫情或是中美貿易的衝擊,市場對於5G手機以及相關基地台佈建的需求都是存在的,因此不論最後是由手來生產製造,中華精測都還是有機會提供服務。
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黃水可認為,台灣半導體產業在「疫情下半場」的表現是審慎樂觀,主要是因為市場的確存在對5G手機以及5G佈局的需求,疫情只是暫時讓發展趨緩。至於中美貿易戰之下,精測是否會受影響?他樂觀表示,不論最後由誰製造晶片、製作手機,精測都還是能提供測試的服務,不受影響。

責任編輯:錢玉紘

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