半導(dǎo)體技術(shù)無疑是推動(dòng)人類文明進(jìn)展的重要助力，從電腦、手機(jī)到現(xiàn)在的行動(dòng)運(yùn)算與智慧裝置，沒有半導(dǎo)體，也就不會(huì)出現(xiàn)這些一再改變?nèi)祟惿蠲婷驳目萍肌，F(xiàn)在，半導(dǎo)體技術(shù)要再次推動(dòng)另一次新變革，亦即被稱為“NEXT Big Thing”的物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)前進(jìn)。

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IC Insights研究，2015年至2019年，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)營(yíng)收將翻兩倍，至2019年可達(dá)1,245億美元市場(chǎng)規(guī)模，物聯(lián)網(wǎng)的新連結(jié)數(shù)于2019年將達(dá)到30.54億個(gè)。

不過，對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，物聯(lián)網(wǎng)浪潮驅(qū)動(dòng)的不僅是大量的消費(fèi)性電子元件與網(wǎng)路連結(jié)，同時(shí)也促使處理器、資料中心及行動(dòng)裝置的資訊運(yùn)算能力越來越強(qiáng)大，這就仰賴相關(guān)先進(jìn)及特殊制程技術(shù)的持續(xù)精進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)算處理能力、連結(jié)性、超低耗電、多樣感應(yīng)器以及先進(jìn)封裝的系統(tǒng)級(jí)整合等，而這些新出現(xiàn)的需求將大力帶動(dòng)半導(dǎo)體市場(chǎng)成長(zhǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)IC需求增 驅(qū)動(dòng)制程技術(shù)

根據(jù)IC Insights預(yù)估，至2019年，物聯(lián)網(wǎng)IC銷售額可達(dá)194.36億美元，2015至2019這4年間的平均復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)到15.9%。其中，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將加速光電、感應(yīng)器、致動(dòng)器和離散半導(dǎo)體元件強(qiáng)勁的成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)于2015年銷售額可達(dá)46.21億美元，至2019年銷售額更是成長(zhǎng)至116.47億美元，這4年的平均復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)到26%。

其次，成長(zhǎng)力道也同樣強(qiáng)勁的是微控制器(MCU)與單晶片處理器，未來4年平均復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)到22.3%。接下來，記憶體相關(guān)銷售額復(fù)合成長(zhǎng)率為19.8%，特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品IC為16.4%，類比IC為12.7%。

隨著智慧型手機(jī)成長(zhǎng)趨緩，物聯(lián)網(wǎng)成為驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體市場(chǎng)成長(zhǎng)的下一波力道，許多國(guó)際知名半導(dǎo)體大廠早已積極布局。臺(tái)積電做為晶圓代工廠，矢志要打造物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)供應(yīng)鏈。臺(tái)積電與聯(lián)發(fā)科的合作就是成果之一。

臺(tái)積電與聯(lián)發(fā)科的合作，是利用臺(tái)積電的55奈米超低功耗技術(shù)生產(chǎn)聯(lián)發(fā)科的MT2523 系列產(chǎn)品，此系列產(chǎn)品是聯(lián)發(fā)科專為運(yùn)動(dòng)及健身用智慧手表所設(shè)計(jì)的解決方案，也是全球首款高度整合GPS、雙模低功耗藍(lán)牙，同時(shí)支持高解析度MIPI顯示螢?zāi)坏南到y(tǒng)級(jí)封裝(SiP)晶片解決方案。

在此合作案中，臺(tái)積電提供55奈米超低耗電制程(55ULP)、40 奈米超低耗電制程(40ULP)、28奈米高效能精簡(jiǎn)型強(qiáng)效版制程(28HPC+)、以及16奈米FinFET強(qiáng)效版制程(16FF+)，這些制程適合用于各種具有節(jié)能效益的智慧型物聯(lián)網(wǎng)及穿戴式產(chǎn)品，主要訴求就是物聯(lián)網(wǎng)晶片設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的的超低功率。

此外，在制程技術(shù)方面始終維持領(lǐng)先地位的臺(tái)積電，預(yù)計(jì)也將以10/7奈米制程進(jìn)攻新市場(chǎng)，包括先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)等車聯(lián)網(wǎng)晶片，以及即將在未來幾年蔚為主流的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用晶片等。

八寸晶圓及特殊制程 重獲市場(chǎng)商機(jī)

整體來看，除了某些物聯(lián)網(wǎng)晶片需采用高階半導(dǎo)體制程技術(shù)外，值得注意的是，物聯(lián)網(wǎng)帶起的感測(cè)器需求，也讓8寸晶圓廠重新受到重視，其中原因何在？根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)的報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)帶來的大量感測(cè)器需求中，有不少晶片會(huì)使用大于90奈米的制程生產(chǎn)，這促使不少現(xiàn)有8寸廠提出擴(kuò)產(chǎn)計(jì)畫，甚至全球各地有多座新建8寸晶圓廠出現(xiàn)。

SEMI預(yù)估全球8寸晶圓產(chǎn)能到2018年時(shí)，將成長(zhǎng)到每月543萬片，回到相當(dāng)于2006年的水準(zhǔn)，且屆時(shí)晶圓代工廠將擁有全球43%的8寸晶圓產(chǎn)能，較2006年時(shí)增加14個(gè)百分點(diǎn)。

此外，物聯(lián)網(wǎng)裝置所需的低功耗微控制器、無線電頻率通信、面板驅(qū)動(dòng)、觸控、功率器件及感測(cè)器等，大多也不需以尖端制程生產(chǎn)，甚至有些產(chǎn)品需采用特殊制程技術(shù)，因此也為擁有特殊制程能力的業(yè)者辟出一片新天地，例如，砷化鎵PA的崛起就是很的例子。

PA的主要功能是將訊號(hào)放大，在物聯(lián)網(wǎng)講求高速數(shù)據(jù)傳輸極低功耗的訴求推動(dòng)下，具有高頻、高效率、低雜訊、低耗電等特點(diǎn)的砷化鎵PA，較 CMOS PA更適合用于物聯(lián)網(wǎng)，且隨著 SiP(系統(tǒng)級(jí)封裝)的成熟，SIP PA的封裝體積能進(jìn)一步縮小，因此可以預(yù)期隨著物聯(lián)網(wǎng)普及，相關(guān)PA的市場(chǎng)規(guī)模將更形擴(kuò)大，這也就讓擁有砷化鎵制程能力的業(yè)者獲得商機(jī)。

符合少量多樣特性 迷你晶圓廠現(xiàn)身

此外，物聯(lián)網(wǎng)的崛起，還可能促成另一個(gè)與現(xiàn)今半導(dǎo)體制程設(shè)備更大、更貴相左的趨勢(shì)。鎖定物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于小量、多樣感測(cè)器的需求，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省結(jié)合 140間日本企業(yè)、團(tuán)體聯(lián)合開發(fā)出新世代制造系統(tǒng)，這是一個(gè)“迷你晶圓廠”(Minimal Fab)。

“迷你晶圓廠”起價(jià)僅5億日?qǐng)A(1.7 億元臺(tái)幣)。這個(gè)迷你晶圓廠的開發(fā)目標(biāo)是希望透過成本與技術(shù)門檻的大幅降低，讓汽車與家電廠商能自己生產(chǎn)所需的半導(dǎo)體及感測(cè)器?！懊阅憔A廠”所需的最小建置面積約是兩座網(wǎng)球場(chǎng)，僅是一座12寸晶圓廠的百分之一。產(chǎn)線中的機(jī)臺(tái)大小約與飲料自動(dòng)販賣機(jī)差不多，這些機(jī)臺(tái)分別具備洗凈、加熱、曝光等功能。

為何“迷你晶圓廠”能夠如此低價(jià)、體積為何能縮?。恐饕蚴侨コ藷o塵室需求，轉(zhuǎn)而采用局部無塵化的關(guān)鍵技術(shù)，并將此成果制出特殊運(yùn)輸系統(tǒng)“Minimal Shuttle”，利用電磁鐵控制開關(guān)來阻止灰塵進(jìn)入。另一個(gè)原因則是不使用光罩，如此就能大幅降低成本。迷你晶圓廠的概念著眼于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代需要的是多種少量的生產(chǎn)系統(tǒng)，要處理的晶圓大約直徑0.5英寸即可，晶圓很小，生產(chǎn)裝置當(dāng)然也可以跟著縮小。

據(jù)了解，在這個(gè)迷你晶圓廠中，晶片從晶圓上切割下來的尺寸大約1平方公分左右。“迷你晶圓廠”的年產(chǎn)量大約是50萬個(gè)，一般的12寸晶圓廠則是兩億個(gè)。目前“迷你晶圓廠”的半導(dǎo)體前段制程設(shè)備已大致研發(fā)完畢并開始販?zhǔn)?。預(yù)計(jì)2018年以前，切割晶片功能與封裝等的后段制程設(shè)備也會(huì)開發(fā)完成。

與電腦、手機(jī)市場(chǎng)強(qiáng)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)化、大量生產(chǎn)不同，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用極為發(fā)散，這也使得半導(dǎo)體業(yè)者必須考量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多樣少量特性，進(jìn)而擬定出符合未來物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的開發(fā)及市場(chǎng)策略，如此才能隨著新浪潮攀上另一產(chǎn)業(yè)高峰。