半導體展技術含金量高 一文看懂矽光子、面板級封裝

國際半導體展9月4日登場，三大記憶體廠SK海力士、三星與美光將齊聚台灣，科技大廠微軟、戴爾等也將來台參與，估計吸引來自56個國家、8.5萬人次參觀，是繼6月台北國際電腦展後，台灣AI產業鏈再次成為全球矚目焦點。

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、日月光、聯發科、鴻海及廣達等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、上詮等超過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。