本文是台積電業務開發資深副總裁張曉強( Kevin Zhang)博士在2024年第71屆國際固態電路會議(ISSCC)全會上發表的題為《Semiconductor Industry: Present & Future》的演講,詳細闡述了半導體行業當前如何正處於一個“黃金時代”,這一局面得益於微微晶片的混合技術ISSCC 20242024年國際固態電路會議(ISSCC, International Solid-State Circuits Conference)全會於2024年2月18日至22日於美國加州舊金山舉行。大會主席Eugenio Cantatore在開幕致詞中披露,本屆會議註冊人數與最近兩次線下會議年份(2020年與2023年)基本持平,其中91%為現場註冊,9%選擇線上參會,現場參會比例較2023年提升5個百分點。Eugenio Cantatore同時宣佈本屆首設ISSCC技術博覽會,13家企業及研究機構參展,活動於會議期間周一(2月19日)及周二(2月20日)舉行。本屆會議是ISSCC第71屆年會，會議主題為"積體電路協助美好世界"。摘要半導體是當今數位經濟的基石,其驅動的技術創新將深刻影響人類歷史的發展處理程序。本文重點闡述半導體產業的最新進展,這些技術進步支撐著眾多應用領域的發展,並深刻改變了人類的生活方式。文中深入剖析了三大關鍵領域:持續微縮的先進製程演進、設計-製程協同最佳化(DTCO)的核心價值,以及系統級整合技術將如何把晶片性能推向全新高度。半導體技術的進步將賦能人工智慧(AI)、高效能運算(HPC)、無線通訊和自動駕駛等領域的創新浪潮。同時文中系統整理了從低功耗邊緣AI裝置到雲端運算的技術發展趨勢。透過充分發揮半導體技術的新效能,這些創新將顯著提升生產力、運作效率、安全性以及環境永續性。可以說,半導體產業正迎來真正的"黃金時代",在推動經濟顯著增長的同時釋放創新潛能,為社會創造更美好的未來。半導體產業展望2030年按應用平台劃分的半導體市場兆美元市場規模生成式人工智慧顯著推動算力需求激增無線通訊:泛在智慧互聯汽車產業:邁向更智慧、更安全、更環保的未來半導體代工模式純代工模式(pure-play foundry)的創立不僅開創了無晶圓(fabless)半導體產業新紀元,更推動並加速了半導體技術的創新處理程序與產業化應用。IEEE榮譽獎章(2011年)該獎項創立於1917年,每年僅授予1人(2011年獲獎者為Morris Chang/張忠謀,表彰其對代工模式的革命性貢獻)代工商業模式創新代工模式賦能無晶圓半導體企業與系統廠商協同演進先進製程微縮技術流程技術演進電晶體架構展望互補場效電晶體(CFET)密度微縮技術密度微縮比約1.5-2倍CFET矽基製程驗證12月13日(星期三)| 上午9:00–12:00上午11:35–12:00專案編號：29-6面向未來邏輯技術微縮的48nm閘極間距互補場效電晶體(CFET)驗證S. Liao,台灣積體電路製造股份有限公司(台灣積電)；L. Yang,台灣積積電路製造股份有限公司(台積電)成功實現n型與p型場效電晶體（nFET/pFET）整合驗證面向標準單元最佳化的設計-製程協同最佳化(DTCO)創新透過深度DTCO實現SRAM位元單元面積縮減約100倍負位線寫入輔助技術使3nm高密度SRAM最低工作電壓降低300mv技術革新賦能高能效計算高效能運算(HPC)/人工智慧(AI)核心技術HPC/AI技術平台 現在HPC/AI技術平台 未來先進封裝技術協助實現互連密度微縮矽光子技術是實現共封裝光學(CPO)的最佳選擇超越晶片級的創新勢在必行蜂巢式射頻( Cellular RF )5G演進推動系統架構革新與技術遷移汽車產業高階駕駛輔助系統(ADAS)推動尖端技術的普及應用用於汽車領域的先進邏輯技術的百萬不良率( DPPM )產品設計方與代工廠之間展開合作,通過動態電壓應力測試、快速良率學習以及物理失效分析,以達到汽車行業的百萬不良率( DPPM )目標。汽車微控制單元(MCU)的MRAM/RRAM技術16nm MRAM的卓越可靠性RRAM資料:250萬次(KC)擦寫周期,2兆位元(Mb)儲存容量註：MRAM: Magnetoresistive Random Access Memory(磁阻隨機存取記憶體)RRAM: Resistive Random Access Memory(阻變隨機存取記憶體)MRAM/RRAM儲存單元微縮技術持續推進技術邊界至5nm(N5)/4nm( N4)製程節點感測器與顯示技術全球年拍照數量統計CMOS影像感測器(CIS)的技術演進單層像素vs.雙層像素架構VDGS CMOS影像感測器(CIS)的創新整合技術半導體:全球經濟成長的核心驅動力作者簡介以下是台積電業務開發資深副總裁張曉強( Kevin Zhang)博士的綜合介紹：1. 教育背景本科畢業於北京清華大學電機工程系,獲學士學位;後在美國杜克大學獲得電機工程博士學位。2. 職業經歷2016年11月加入台積電前,張博士曾任英特爾技術與製造事業部副總裁暨電路技術總監,負責製程設計準則開發、電路與元件建模、數位元件庫、關鍵類比及混合訊號電路等業務。他在英特爾主導了從90nm到10nm嵌入式儲存技術的開發工作,並負責製程技術開發中領先載具的設計與驗證。張博士於2005年獲選為英特爾院士,並帶領團隊五次榮獲英特爾成就獎－該公司授予技術人員的最高榮譽。加入台積電後,2016年11月至2020年8月擔任設計與技術平台副總裁,2020年8月起擔任業務開發資深副總裁,主要負責推動先進製程技術研發、封裝技術創新及全球業務合作,同時參與海外晶圓廠規劃與客戶關係管理。在台積電2024年高層調整中,他被任命為執行副總裁YJ Mii的副手,協助管理研發與全球戰略部署。3.學術貢獻張博士在國際會議和技術期刊上發表了80多篇論文,在積體電路技術領域擁有55項美國專利。他曾擔任2016年國際固態電路會議(ISSCC)程序主席,並擔任IEEE VLSI執行委員會委員,是電氣和電子工程師協會(IEEE)的會士。4. 技術領導與創新貢獻先進流程技術張博士多次在台積電技術論壇中揭露關鍵製程進度：2nm與A16(1.6nm)製程:主導2nm製程研發,採用Nano Sheet電晶體架構,預估2025年量產;A16製程匯入背面供電技術(BSPDN),2026年量產後將提升性能8-10%。3nm迭代最佳化：推動N3P製程量產，比前代性能提升4%或功耗降低9%。封裝技術突破系統級晶圓(SoW) :提出透過晶圓級整合技術突破光罩尺寸限制,首款產品應用於特斯拉Dojo超級電腦,實現高密度異質整合。CoWoS與SoIC :推動3D封裝技術商業化,如AMD MI300系列AI晶片採用CoWoS-L與SoIC-X技術,顯著提升算力與能源效率。矽光子技術佈局主導研發緊湊型通用光子引擎(COUPE),計畫2026年整合至CoWoS封裝,目標降低5倍耗電量與2倍延遲,因應AI資料傳輸需求。5. 全球業務拓展與合作國際合作項目與Marvell合作開發業界首個2nm加速基礎設施平台,最佳化AI晶片效能與成本。參與台積電海外建廠計畫,包括美國亞利桑那州3nm晶圓廠(2028年量產)及日本熊本6/7nm晶圓廠(2027年量產)。客戶關係與市場策略作為輝達、AMD等AI晶片巨頭的關鍵對接人，推動其採用台積電4nm/5nm工藝，並規劃3nm產品路線。 2024年台積電AI晶片營收佔比預計達11-13%(超100億美元)。6. 產業影響力及觀點科技趨勢研判張博士認為,AI驅動下半導體產業需兼顧製程微縮與系統級整合,未來單晶片電晶體數將突破2000億,3D封裝技術是關鍵。產能擴張主導2024年全球7座新廠建設(含3座晶圓廠與2座封裝廠),計畫2026年CoWoS產能達2023年的4倍,SoIC產能成長8倍。 （芯發現芯世界）
