台积电首席科学家黄汉森：每条路都很重要
2020-05-08
17:00:49
来源: Sophie
“用突破摩尔定律（Moore's Law）很像是冲破了些什么！我倒认为技术的发展比较像是隧道、一条道路（Path）的感觉。”台积电首席科学家黄汉森打趣地说。
台积电先进制程的发展就像是走在一条漫漫长路，随着7纳米、5纳米等先进制程的发展因为面积越变越小的关系，技术的难度不断提高、挑战也越来越困难，只是这条研发的路不仅没有尽头，终点也不会是一道高耸的墙要让台积电去突破，“如同隧道一样都会有出口，而且你会发现出去后有好多道路可以选、可以走。”黄汉森坚定地说。
换言之，当先进制程不再是台积电技术发展上唯一的道路，出口这端就多了小芯片、先进封装等异构整合，3D整合，或DTCO（Design & Technology Co-Optimization）等其他发展选项，台积电可以自由地在这些技术上去钻研，当然原先的先进制程这条路依旧存在。
“如同消费者买电脑的时候，消费者会在意的是它里头的电晶体数量是否有翻倍、还是会在意它的效能表现跟续航力？”黄汉森抛出了一个简单的问题。
显然，消费者在意的会是产品效能的表现，若从这个角度出发，台积电作为晶圆制造业者，要提供客户的是能够满足终端产品装置表现的技术支援，所以究竟是7纳米还是5纳米、是小芯片还是整合型扇出（InFO）先进封装，最重要的是在衡量产品需求、技术及成本等综合考量下，提供客户一个最佳解决方案，这才是台积电关心的。
所以黄汉森以HPC（高效能运算）与IoT（物联网）不同应用平台来解释。HPC范围包括伺服器、资料中心，这类应用需要很强的效能表现，如果不能在最短时间将资料传输到记忆体，那么表现就会欠佳；IoT则包括相机、感应器等装置，因为是长时间的使用，IoT更在乎的是能源效率。
正因为各种应用平台所关注的表现不同，所以需要的技术有所差异。或许HPC的需求会是以先进制程技术为主；IoT则依据终端装置的大小来调整芯片位置的设计：究竟是要将不同芯片置于水平面、或改为上下立体面的配置，客户的各种考量让台积电不得不强化技术的深度及广度，以利提供各种选项去组合成最佳解决方案。
「所以不管摩尔定律的路是怎么走，台积电在意的是新一代技术创造出的优势是否有达到我们的预期。」黄汉森补充到。当外界时常用摩尔定律来检视台积电各项技术的发展时，他认为最重要的不是让自己一直追着摩尔定律跑，而是跳脱框架以后，前面还有更多道路可以选、可以走。台积电还能从与客户的讨论中发现客户的需求，并进一步提升台积电的研发量能。
先进制程的道路上有困难，接下来各种异构整合技术也有必须克服的挑战。黄汉森说，目前异构整合的发展上有2个难题。
异构整合由于不同于过去单一晶圆代工的内容，是需要将两种不同产品整合在一起，例如逻辑芯片与记忆体芯片，因此该如何让两个不同的产品组合在一起后又能正常运作，是台积电目前遇到的挑战，是需花时间进行研究。
过去IC设计的环境因为发展已久，相关的资源跟生态圈建立都相对完整，对于要开发IC设计的业者来说较容易在市场上取得需要的协助跟支援。然而异构整合是近年来才步入稳定的技术，因此设计软体、要采用何种IP对于客户来说选择不多、资源也不如传统IC设计来的丰富，对客户来讲也是一个挑战。
除上述难题外，不单是技术发展，材料研发与应用也是台积电在面对半导体各种挑战的另一布局。
黄汉森举之前与交大登上国际期刊《自然》的研究，正是针对材料的应用所合作的成果。他认同硅作为半导体目前主要的材料，即便在接下来的发展也不易被取代，不过随着5G、AI甚至是芯片面积缩小等应用与挑战，硅也面临到无法展现绝佳表现的一面，这时需要透过其他新材料的辅助来截长补短，包括氮化镓，除了这些是宽能隙半导体材料在5G的应用上更为有效之外，黄汉森也透露在先进制程的架构上，新材料如二维材料、氮化錋也会有所帮助。
“5纳米架构里其实我们就有采用新的材料”黄汉森说，只是平时镁光灯比较不会关注这一块。虽然不能透露是采用何种材料，但在相关技术与商业的考量下，5纳米在电晶体的一部分加入了新的材料，目的是为了让电子可以更快、更顺利地通过。
黄汉森表示，为了可以持续在半导体新技术上保持敏锐的嗅觉，台积电也会加强与学界共同合作，不仅是投入金钱，也同时会提供台积电的技术、Know-how来与学界共同研究，因为他认为很多的创新其实都来自学界。
至于未来半导体的技术会如何发展，来到台积电后一直以来都是在研究没有名字技术的黄汉森表示，或许30年后什么是芯片、什么是封装测试的这条界线将变得模糊，技术的突破或许能让现在必须是先晶圆再芯片的制造方式，有机会在同一个产线里面被完成。只是就现在而言，“每一条路对台积电来说都是一样重要，我们缺一不可”黄汉森说。
台积电的技术发展在出了隧道后变得更加宽阔，不管是往哪一条路前进，透过站在客户角度思考，强化自身技术以提供客户最佳的解决方案，肯定是台积电在技术发展上不变的使命。
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