臺灣緊密的半導體產業鏈,對異質整合的發展至關重要。 工研院推動異質整合技術已有十年之久,近年隨著光纖通訊的快速發展,該單位自2018年起將正式展開的硅光子IC項目計劃,預計于2020年遍地開花,并在數據中心中廣泛采用,而臺灣以新竹為首十分完整而緊密的半導體產業鏈,即是達成芯片異質整合的重要關鍵。
工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅表示,異質整合的概念是相當廣泛的,除了集成電路(IC)本身的芯片整合外,LED、雷射這些本來不是半導體的技術,未來也將有機會放到硅上來運作。 例如硅光子即是將光電組件,整合、封裝到硅晶圓上,期望讓光纖技術的芯片做得更小、傳輸速率更快、成本也更低。
吳志毅透露,不過硅光子目前還有許多技術困難待克服,例如光纖與硅組件的對準問題,一旦對不準,所有的傳輸速度、耗能,都會受到影響,另外要將所有的材料放到同個芯片上,也會產生許多熱漲冷縮的問題。 即便這樣的整合難度確實很高,但這也才會是其他國家無法很快超越的重要原因。 由工研院執行的政府項目計劃,將在明年起正式展開,并預計在2020年能讓市場上的數據中心,開始大幅導入以硅光子技術為基礎的芯片。
吳志毅進一步分析,美國的IC設計目前是全世界數一數二強大的,而現在全球各地都各自有封裝測試廠、晶圓廠等,但幾乎沒有一個地方像臺灣一樣,能在像新竹這樣的區域中,聚集如此完整的半導體產業鏈,包括材料、設計、晶圓制造、封裝測試等,這會是臺灣實現異質整合很大的優勢。
吳志毅舉例,異質芯片的整合涉及芯片如何鏈接、距離如何調整等問題,唯有IC設計、晶圓制造與封裝等各環節緊密的溝通協調,甚至是建立起一支團隊共同工作,才可能在很快的時間內將成品做出來。
針對中國大陸近年挾政府大基金,砸大錢扶植半導體產業,吳志毅指出,中國大陸的IC設計的進步速度非常快,其實力與臺灣已是差不多的了,可能只落后臺灣一點,甚至不相上下,不過在半導體材料、半導體制造、封裝測試,臺灣領先中國大陸至少還有5年以上。
吳志毅進一步指出,主因是蓋半導體廠須花10~20年來建立文化與紀律,而非砸錢就能有很好的成果,這樣的砸錢案例過去在阿拉伯國家也發生過,其也曾以重金蓋半導體廠,但最后也沒有成功,因人員、儀器的訓練與素質,以及良率的掌握,并非易事,因此臺灣還是有一定優勢的。