全球AI晶片雨後春笋 台湾应具备异质集成少量生产能力

ISSCC预测人工智能（AI）运算芯片的性能及面积效率以每2年10倍的速度成长，未来的6G、AI及IoT可达500亿个装置。面对多元化的AI芯片发展，台湾在AI芯片设计制造上能不能具有异质整合少量生产能力，也是一大挑战。

目前常见的AI芯片包括神经网络（Neural Network）芯片、仿神经运算（Neuromorphic Computing）芯片、近传感器及传感器内运算（Near-sensor/In sensor Computing）芯片等。科技部2022年5月开始也将补助学界投入「关键新兴芯片设计研发」，希望突破现有架构，研发出新型的运算架构达成与人脑运算性能相仿甚至超越人脑运算性能的AI芯片。

根据学界盘点，高效能运算之电路与系统关键技术包括高效能运算及低耗能之元件与电路、次临界电压（Subthreshold）极低功耗类比及数码运算电路、异质芯片整合（Heterogeneous Integration）、下时代存储器之元件及电路与系统架构等。

至于新型态运算系统则有神经网络（Neural Network）之精准度及运算量系统最佳化、大阵列存储器内运算（Computing-in-Memory）之核心电路及完整系统芯片、人脑界面电路发展及人脑运作模型建立。

AI芯片是重要的高端技术应用，除了苹果（Apple）、NVIDIA、超威（AMD）、高通（Qualcomm）等大厂之外，全球为数庞大的新创公司如耐能也有小型AI芯片的下单需求。不过新创公司之特色为少量多样的制造需求，因此在经济部技术处的支持下，法人机构如工研院也正协助业界，规划建置AI芯片异质整合模块前瞻制造平台，以提供芯片级异质整合少量生产服务。

根据技术处的计划说明数据，为了能协助台湾半导体产业切入高度创新的蓝海市场，台湾需要发展新的少量生产模式，否则难以协助尚未进入主市场的创新产品，渡过最困难的发展阶段。台湾拥有完整的半导体产业链，具备全球独一无二的整合优势，得以实现全球首例的异质整合少量生产商业模式。

政府的这项计划希望运用AI芯片异质整合模块前瞻制造平台，发展革新之商业模式。实现堆叠且具导通孔芯片及异质整合架构进而重组台湾制造生态链，建立产业认可的生产模式，加速少量多样智能应用产品开发及技术落地。为了实践政策目标，目前已成立AI芯片整合设计平台、AI芯片系统制造平台和AI芯片系统验证实验室。

至于服务学术团队的台湾半导体研究中心（TSRI）也公布使用台积电制程Shuttle的时程，由于台积电2022年上半将有2梯次之7纳米制程Shuttle，TSRI计划于2023年进行TSMC 10/7纳米制程的引进评估，预计于2025年开始提供服务。此外TSRI也规划于2022~2025年进行0.18微米CMOS backside TSV开发，此技术除了可适用于生医及图像芯片于2.5D异质整合芯片外，亦可当作传感、读取、AI、电源管理等芯片之中介层使用。

责任编辑：舒能翊