今年的國際半導體展SEMICON Taiwan 2024以「賦能AI無極限」為主題,將匯聚台積電(2330)、日月光投控(3711)、聯發科(2454)、鴻海(2317)及廣達(2382)等AI產業鏈,探討先進製程、異質整合等議題,是高技術含金量的大型展會。矽光子和面板級扇出型封裝是AI相關的關鍵技術,也是半導體展的關鍵字。
隨著人工智慧(AI)快速發展,產業界對於高效能數據處理和傳輸的要求大幅提高,矽光子成為關鍵技術。台積電與日月光為此號召波若威(3163)、上詮(3363)等超過30家企業成立矽光子產業聯盟,結合台灣半導體、電子產業及光電技術,推動矽光子技術,進一步鞏固台灣的科技地位。
目前業界多使用矽晶片來製作運算元件,未來若能將可以處理光訊號的元件「光波導元件」整合到矽晶片上,讓矽晶片同時處理電訊號的運算與光訊號的傳輸,就稱為「矽光子」。
由於光沒有電荷與質量,比起電訊號,光訊號具備高頻寬、低功耗、傳輸距離更遠等特點,不僅能提升訊號傳輸速度,也能解決目前電腦元件使用銅導線所遇到的訊號耗損及熱量問題。
除了先進運算架構、資料中心和雲端運算,矽光子也適合在光學雷達、生醫感測、量子光學、人工智慧等領域應用發展。根據預估,全球矽光子市場產值將於2030年達到78.6億美元規模,複合年成長率25.7%。
矽光子具有高度成長潛力,不過矽光子積體電路需要將光耦合器、調變器等多種光學元件整合在同一基板上,且現階段矽光子多半應用在利基型市場,晶片代工廠都是客製化,各種光通元件類型的規格、封裝製程、材料沒有統一的規範與標準,需要一個整合包含IC設計、晶圓代工、封裝模組及光電廠商等各次產業資訊的研發平台,才能達到更好的綜效。
此外,矽光子技術的開發與整合需要同時融合電子學與光學原理,還需要投入許多資金、人力、時間等研發成本,才能讓矽光子中的電子、光學元件彼此相容並持久穩定。
因應AI熱潮帶動高效能運算晶片強勁需求,近年先進封裝技術的研發正如火如荼進行中。其中,扇出型面板級封裝是異質整合先進封裝利器,台積電、三星(Samsung)及英特爾(Intel)積極投入,輝達(NVIDIA)也透露將提前至2025年採用。
面板級扇出型封裝是透過面板產線及矩形基板進行封裝,相較圓形晶圓,矩形面積可利用率達95%,因此單片晶圓上可放置更多晶片組、增加產出。同時,因為載具面積大,可以減少繞線層數,對降低製程成本也有顯著幫助。
因基板材質改採玻璃材料,不僅可容納更多的I/O數,晶體密度更高,效能更加強大,也能節省電力消耗等。據市調機構預估,全球扇出型封裝市場2020至2026年複合成長率將達15.1%,未來商機成長可期。不過,目前面板翹曲控制等問題仍待克服。
(中央社)
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