產業追蹤/AI助攻 半導體邁向淨零

產業追蹤/AI助攻 半導體邁向淨零

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AI示意圖。 (聯合報系資料照)

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在全球政經情勢動盪下,央行不斷升息以抑制通貨膨脹,使2023年整體消費性需求持續低迷,手機、PC等電子產品庫存仍處於調整階段,連帶影響臺灣IC封測業產值呈現下滑趨勢。工研院IEKConsulting預估,2023年臺灣IC封測業產值達5,830億元,較2022年衰退14.9%。

儘管如此,生成式AI的崛起,卻爲封測業帶來全新的機遇。機器人聊天模型ChatGPT能夠以自然語言方式跟我們線上互動聊天,不論各種天文地理和專業技術性問題都能回答,而且迴應方式也更貼近人類,還能提供創意和建議,ChatGPT無疑是2023年最紅的新科技。由於生成式AI的快速發展,相關應用的爆發,對於日常生活幫助及IC產業供應鏈都來重大的影響與變革。

而生成式AI應用與爆發,也加速半導體業邁向淨零。首先,ChatGPT所需的高速運算要求使得先進封裝CoWoS產能供給緊俏,這不僅驅使委外封測代工大廠欲發展異質整合高效能封裝技術,更擴展先進製程業者對先進封裝技術的佈局,透過2.5D/3DIC堆疊整合的應用,使不同邏輯晶片能夠更緊密整合。而在異質整合技術到位與AI應用需求熱絡的情景下,展望2024年臺灣IC封測產值將達到6,368億元,較2023年成長9.2%。

與此同時,在淨零排放成爲全球共識下,科技業者對供應鏈設定積極的淨零目標,身爲科技產品源頭的半導體廠商,即將面臨更大的減碳壓力,許多業者已跟進溫室氣體排放與再生能源的承諾,封測廠亦努力降低生產過程中範疇一與範疇二之溫室氣體排放,並透過人工智慧等科技應用於製程與系統優化,實現自動化智慧工廠,以提升製程良率、減少不必要的能源消耗。

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隨着摩爾定律逐漸走向物理極限,先進封裝將成爲晶片整體效能的決勝關鍵。臺灣IC封測業在未來面臨重要的發展機會,業界致力於技術升級,發展更高效能的封裝技術並擴充封測產能,以滿足市場需求。同時,環境永續意識的興起也要求業者積極參與減碳行動,透過再生能源建置和減少製程碳排放,實現淨零排放目標。

另外,節能與次世代通訊應用百花齊放,化合物半導體影響力擴大化。2023年也是化合物半導體持續邁入成長的一年,不論是在技術或是市場的發展,都呈現影響力擴大化的趨勢。最主要的發展關鍵來自「節能」與「次世代通訊」的需求所驅動的新應用擴張。

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節能次世代通訊驅動新應用擴張 圖/經濟日報提供

在節能應用的發展上,電動車(EV)市場成爲關注的焦點,驅動力來自各國對於碳排量的法令規範,其市場的擴增除一般民生用乘用車外,也包含物流業所需的商用需求,這不僅帶動整車市場發展,連帶也帶動充電相關裝置的增加。因此,如何能增加整車電能轉換效率以增加續航力、以及加快整車充電速度的碳化矽(SiC)功率元件,成爲2023年相關半導體業者持續投入研發與產能擴張的重要標的。

而在次世代通訊系統的發展上,則是着重在Beyond 5G(B5G)通訊環境的整備。除地面通訊外,衛星通訊的以低軌衛星發展爲重點。氮化鎵(GaN)化合物半導體目前是高頻通訊用射頻元件(GaN RF射頻)爲主力應用,如Wi Fi、GPS定位、衛星通訊甚至是軍用雷達。其中GaN-on-SiC預期仍將主導未來射頻GaN元件市場,除軍事用途之外,也將逐漸擴大在通訊設備基礎建設的影響力,預估這些新興應用也將隨着應用通訊裝置種類增加,進而推升市場需求量。

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當演進至6G的Sub-THz的頻段,新興化合物半導體材料,特別是InP具有最高的電子遷移率和飽和速度,可實現非常高的頻率,其發展十分受到矚目未來如何透過製程來降低生產成本,將是廠商在研發上的重心。

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化合物半導體市場規模對比矽基半導體雖仍有成長空間,但其重要性隨着節能與次世代通訊的議題發酵而逐漸受到矚目,各國廠商在2023後的發展目標都將致力於高可靠度、低成本的製程技術,同時爲了國安考量,更着手在地化的產能擴張,而臺灣半導體廠商亦嘗試在此波浪潮中建構自有技術以強化競爭力,未來全球化合物半導體競爭版圖將逐漸進入百家爭鳴的戰國時代,成爲衆所矚目的焦點。

(作者是工研院產業科技國際策略發展所分析師)

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