半導體持續扮演「護國神山」,但還能守多久?吳田玉分析未來3大新難題
半導體持續扮演「護國神山」,但還能守多久?吳田玉分析未來3大新難題

台灣半導體產業在今年新冠狀病毒(COVID-19,俗稱武漢肺炎)的衝擊下,依舊表現亮眼,展現出的不只是我國的防疫能量,也向全世界展示了我國在半導體技術上的領先跟優勢。

但看在日月光半導體總經理暨執行長吳田玉的眼裡,其實也產生了些擔憂。即便擁有完整的供應鏈支持,但他認為,「保護主義」、「平行世界」以及「遠端連結」這三個未來趨勢,可能會是台灣半導體產業接下來面臨的下的挑戰。

憑藉過去優勢,台灣半導體站穩腳步

吳田玉說,過去60年台灣經歷了主流經濟、海外投資、自由貿易的各種狀況,創造出現在台灣半導體所擁有的完整IC設計跟製造產業鍊,不只是讓我們可以位處經濟規模的制高點,也讓台灣能跟全球客戶擁有良好的共生關係。他認為,這樣的優勢將能在日後產生極大的效益,也可以彌補台灣半導體在人才上的弱勢現象。

日月光 吳田玉
吳田玉表示,台灣半導體產業較其他世界強國,擁有完整供應鏈,面對後疫情時代的各種不確定性因素,要持續推動政策、人才培育來鞏固現有競爭力。
圖/ 簡永昌攝影

但這次疫情下,台灣半導體產業所展現出的量能,也讓自己成為了列強上爭奪的對象,從沒有想過一個供應晶片的半導體產業會被推上這樣的舞台。

吳田玉表示,「保護主義」、「平行世界」以及「遠端連結」這三個挑戰是過去未曾有過的問題,卻是半導體未曾經歷過的挑戰,當前要如何應付這些新問題,他也提出了個人的見解。

挑戰1:保護主義

吳田玉打趣的說,地緣政治對過去學電機、機械的人而言,肯定是未曾熟悉的領域。事實上,地緣政治的議題會替一向以代工為主的台灣半導體產業增添變數。

他進一步提到,台灣是全球化之下的典型受益者,而這個全球化的條件包括需要垂直水平分工、區域平等以及經濟效益分散等三大要素,當保護主義被築起的時候,這三個要素將會消失、進而破壞目前全球化的平衡狀態。

台灣政府跟產業能做的,就是要有思維上的改變,學習如何與多元市場主導者,在共生價值跟思維上做相對應的調整,「這肯定是個重要的課題」。

挑戰2:平行世界

後疫情時代將可能出現非單一的系統跟法規,當一個世界變成兩個彼此無法溝通的平行個體時,台灣作為一個以代工為強項的供應鏈,要如何滿足不同系統的法規、制度?以半導體來舉例,材料、設計軟體各有不同,台灣的業者將無法再用同一套方法打天下。

中美貿易戰
若發生平行世界,台灣的供應鏈是否有能力可以同時應付不同的制度、法規等。
圖/ shutterstock

吳田玉指出,台灣整體實力及彈性佔了很大的優勢,多元化系統也是代工業的基本工,在未來的變化中應該要更能發揮作用,左右逢源,應付平行世界裡面的各種未知狀況。

挑戰3:遠端連結

吳田玉說,遠端視訊會議曾經被認為是不太能接受的事,而台灣商人過去在面對面的溝通上可說是世界一流,沒有什麼可以難的倒我們。誰知道疫情帶來的改變,就連過去不曾停留在台灣超過3周以上的他,這回也被迫留在台灣長達8個月。

遠端
台灣作為面對面典型的受益者,在遠端連結的新常態中,要如何提升語言能力、以及在遠端溝通上的情景掌握都是新課題。
圖/ pexels

他進一步提到,典型的遠端連結佼佼者其實就是印度,他們能透過遠端的溝通迅速掌握對方的思想跟需求。對擅長面對面溝通的台灣來說,我們是否能提升自己在語言上的戰鬥力?同時,對於在遠端溝通上的情景掌握也能向他人看齊,是未來在遠端連結的新世界中拼出競爭力的考驗之一。

除了三個對半導體而言未知的挑戰,吳田玉也點出「危機就是轉機」,在危機之前大家都是公平的,如何把握機會就看個企業的本事。現在,台灣的半導體已經擁有了制高點的優勢,「了解未來的挑戰在哪邊就能事先準備、贏面將會更大,」他樂觀地說道。

責任編輯:錢玉紘

關鍵字: #半導體
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晶片裡的「隱形守護者」!從車用、物聯網到AI人工智慧,看上峰科技如何靠I-fuse®打開新局
晶片裡的「隱形守護者」!從車用、物聯網到AI人工智慧,看上峰科技如何靠I-fuse®打開新局

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

上峰科技聚焦標準邏輯製程,I-fuse® 助力解決晶片製程轉換關鍵挑戰。
上峰科技聚焦標準邏輯製程,I-fuse® 助力解決晶片製程轉換關鍵挑戰。
圖/ 數位時代

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。

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