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
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

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 ERSO Award
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。
圖/ 簡永昌攝影

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。

工研院 吳志毅所長
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。
圖/ 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。

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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。
圖/ Sundry Photography via shutterstock

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。

晶心科技 林志明總經理
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。
圖/ 簡永昌攝影

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。

中華精測 黃水可總經理
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。
圖/ 簡永昌攝影

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

關鍵字: #工研院 #半導體
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科技創新守護海洋!犀牛盾以循環創新思維破解塑膠危機、賦能永續未來
科技創新守護海洋!犀牛盾以循環創新思維破解塑膠危機、賦能永續未來

全球每年約生產4億噸塑膠垃圾,只有不到10%有被回收,其中約有1100萬至1400萬噸最終流入海洋。在十分有限的回收量中,約 8 成來自相對單純、流程完整的寶特瓶回收;反觀,同樣是高頻消費品的手機配件,回收率卻不到 1%。這個現象,對長期從事材料研究的犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫來說,是他反思事業選擇的開端,也是突破的轉捩點。

「手機殼產業其實是塑膠產業的縮影!」他在2025 亞馬遜港都創新日的專題演講上直言。手機殼本質上類似一種快時尚商品,每年有超過十億個手機殼被製造,但產業並未建立材料規範,多數產品混用多種複合塑膠、填料與添加物,既難拆解、也沒有回收機制。結果是,一個重量相當於超過二十個塑膠袋的手機殼,在生命周期終點只能被視為垃圾。

王靖夫指出,連結構複雜的資訊科技產品,回收率都能達 45%,但手機殼明明是最簡單、最應該回收的產品,為什麼無法有效回收?這個命題讓他意識到,與其只做手機殼,不如正面處理塑膠問題本身,從材料設計、製程到後端回收再生,開創循環之道。

犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
圖/ Amazon Web Services 提供

以材料工程打造手機殼的循環力

若塑膠要進入循環體系,前提是「材料必須足夠單純」。王靖夫很快意識到,問題不在回收端,關鍵在最開始的設計端。多數手機殼由多款不同塑膠、橡膠件甚至金屬等複合材料組成,無法被經濟化拆解,也難以透過現有流程再製。為此,犀牛盾在2017年起重新整理產品線,希望借鑑寶特瓶成功循環的經驗,擬定出手機殼應有的設計框架。

新框架以「單 1 材料、0 廢棄、100% 循環設計」為核心,犀牛盾從材料工程出發,建立一套循環路徑,包括:回收再生、溯源管控、材料配方、結構設計、循環製程、減速包裝與逆物流鏈等,使產品從生產到回收的每一階段,皆與核心精神環環相扣。

王靖夫表示,努力也終於有了成果。今年,第一批以回收手機殼再製的新產品已正式投入生產,犀牛盾 CircularNext 回收再生手機殼以舊殼打碎、造粒後再製成型;且經內部測試顯示,材料還可反覆再生六次以上仍維持耐用強度,產品生命週期大大突破「一次性」。

另外,今年犀牛盾也推出的新一代的氣墊結構手機殼 AirX,同樣遵守單一材料規範,透過結構設計打造兼具韌性、耐用、便於回收的產品。由此可見,產品要做到高機能與循環利用,並不一定矛盾。

犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
圖/ 犀牛盾

海上掃地機器人將出海試營運

在實現可循環材料的技術後,王靖夫很快意識到另一項挑戰其實更在上游——若塑膠源源不斷流入環境,再強的循環體系也只是疲於追趕。因此,三年前,犀牛盾再提出一個更艱鉅的任務:「能不能做到塑膠負排放?」也就是讓公司不僅不再製造新的塑膠,還能把已散落在環境中的塑膠撿回來、重新變成可用原料。

這個想法也促成犀牛盾啟動「淨海計畫」。身為材料學博士,王靖夫將塑膠問題拆為三類:已經流落環境、難以回收的「考古塑膠(Legacy Plastic)」;仍在使用、若無管理便會成為下一批廢棄物的「現在塑膠(Modern Plastic)」;以及未來希望能在自然環境中真正分解的「未來塑膠(Future Plastic)」。若要走向負排放,就必須對三個路徑同時提出技術與管理解方。

其中最棘手的是考古塑膠,尤其是海洋垃圾。傳統淨灘方式高度仰賴人力,成本極高,且難以形成可規模化的商業模式,因此無法提供可持續的海廢來源作為製造原料。為突破這項瓶頸,犀牛盾決定自己「下海」撿垃圾,發展PoC(概念驗證)項目,打造以 AI 作為核心的淨海系統。

王靖夫形容,就像是一台「海上的掃地機器人」。結合巡海無人機進行影像辨識、太陽能驅動的母船作為能源與運算平台,再由輕量子船前往定位點進行海廢收集:目的就是提升撿拾效率,同時也累積資料,為未來的規模化建立雛形。

從海洋到河川,探索更多可能

淨海計畫的下一步,不只是把「海上的掃地機器人」做出來,王靖夫說:「目標是在全球各地複製擴張規模化、讓撿起的回收塑膠真正的再生利用。」也就是說,海上平台終究要從單點示範,走向可標準化、在不同海域與國家部署的技術模組,持續穩定地把海廢帶回經濟體。

犀牛盾CircularBlue™海洋廢棄物過濾平台初號機將出海試營運,盼解決沿岸海洋廢棄物問題。
犀牛盾CircularBlue™海洋廢棄物過濾平台初號機將出海試營運,盼解決沿岸海洋廢棄物問題。
圖/ 犀牛盾

他進一步指出,「其實這套系統不限於海洋,也可以在河川上。畢竟很多海洋垃圾是從河流來的。」未來若能推進到河川與港灣,將塑膠在進海之前就攔截下來,不僅有助於減少海洋污染,回收後的材料也更乾淨、更適合再生,步步朝向終極願景——隨著時間推進,海中垃圾愈來愈少,被撿起、回收後再生的塑膠會越來越多。

「我們已經證明兩件事的可行性:一端是產品的循環設計,一端是 AI 賦能海廢清理的可能性。」王靖夫笑說,塑膠管理命題不只為自己和公司找到新的長期目標,也讓他順利度過中年危機。「選擇改變,留給下一代更好的未來。」他相信,即便是一家做手機殼的公司,也能創造超乎想像的正向改變。

AWS 2025 亞馬遜港都創新日,集結產業先行者分享創新經驗。
AWS 2025 亞馬遜港都創新日,集結產業先行者分享創新經驗。
圖/ Amazon Web Services 提供

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