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第四次工業革命的創新未來 奠基於先進材料科學

2019-03-08 07:00經濟日報 劉美恩

更複雜、穩定的晶片需要精密度、純度跟完整性更佳的材料

全球正處於第四次工業革命的浪潮中,代表我們的世界將展開全面性的變革。舉例而言,人工智慧(AI)、虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)、物聯網(IoT)裝置和自駕車的發展,帶來數據革命。事實上,全球有90%的數據是在過去兩年中創造的。數據爆炸不僅帶動晶片需求成長,更促使晶片的設計愈複雜,可望為半導體產業帶來龐大商機。

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數位變革要求更快、更可靠的運算基礎架構,而此架構需透過新的元件結構(如,3D NAND記憶體元件)、新的工程材料、以及更高等級的材料純度來實現,以便能管理和運用各種應用所產生的大數據。雖然滿足這些需求並非易事,但英特格(Entegris)獨具優勢,可協助半導體產業克服新一代工程材料所面臨的精密度、純度、完整性、以及安全性挑戰。

為實現更高效能元件所需的新材料、更複雜的整合流程、以及更高的純度要求,不僅增加了製程步驟,也提升了製程複雜度。雖然許多產業都追求以更少的資源做更多的事情,但半導體產業反而必須投入更多資源才行 ─ 至少在複雜製程方面就是如此。製程中每個新增的步驟都會產生一個潛在的故障點(或更多),而克服每項挑戰都是耗費時間與成本的。隨著製程多達100個以上的步驟,即使0.01%的良率損失也會造成嚴重的經濟衝擊。

為了因應製程複雜度與日俱增的挑戰,業界必須持續採用新的製程和材料,以實現製程微縮、更妥善的污染控制和減少缺陷,進而提高良率。雖然可靠性相當重要,然而,以過往而言,成本和良率一直是最受關注的重點。隨著物聯網應用的興起,這其中必須取得更好的平衡。

此外,為了在不斷提升的複雜度中取得成功,半導體產業將需要對協同合作有更堅強的承諾,特別是更齊心協力地解決問題。要掌握第四次工業革命及其技術帶來的巨大商機,減少、或甚至消除歧見將會是重要關鍵。

事實上,各種新興應用已成功帶動產業發展。根據半導體產業協會(SIA)的統計,2017年全球半導體產業銷售額已突破4,120億美元,比2016年成長21.6%。

半導體 物聯網 和運 虛擬實境 爆炸
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