SEMICON Taiwan 2024 國際半導體展於 9 月 4 日至 6 日盛大登場，今年展會聚焦半導體熱門議題，包含先進製程、設備材料、異質整合、化合物半導體、智慧製造、綠色製造等指標企業於現場展示最新研發成果與技術應用，並規劃多個專區展現半導體賦能 AI 的無限應用，和與會者一探最新的半導體市場未來趨勢。
本次展會中，經濟部產業技術司也在主題館現場展出政府對國內半導體設備產業的扶植成果，包含與工研院、穩晟、創技、釸達精密、力積電、哈伯精密等產研合作的 45 項前瞻技術，結合 AI 和先進量檢測技術，提升台灣半導體製造技術和供應鏈自主化程度，其中經濟部產業技術司攜手工研院、力積電研發全球首款專為生成式 AI 應用所設計的 MOSAIC 3D AI 晶片，更獲得 2024 R&D 100 大獎。
MOSAIC 3D AI 晶片克服高頻寬記憶體昂貴、供不應求的市場現況
工研院指出，隨著 AI 處理器性能的提升，企業對於提供高算力和大頻寬的高速記憶體需求更加迫切，目前關鍵記憶體存取技術為高頻寬記憶體（HBM），其製作工序複雜且價格昂貴，僅限用於高階伺服器產品。在今年 SEMICON Taiwan，工研院與力積電（PSMC）特別整合邏輯運算和記憶體，合作研發全球首款可彈性延伸的 3D 堆疊技術「MOSAIC 3D AI 晶片」，使晶片間的傳輸距離從微米（um）大幅縮短至奈米（nm），產生的熱能僅十分之一，成本也僅五分之一。這項技術具有模組化、多層次、易於擴展的優勢，可滿足各類型 AI 產品的應用需求，從攜帶式終端、邊緣運算裝置到 HPC 伺服器，實現 GAI 無所不在的願景。
力積電表示，透過 3D 晶圓堆疊技術的優勢，力積電為商機龐大的 LLM AI 應用市場，以及 AI PC 的新需求，提供高頻寬、高容量、低功耗的創新解決方案。這款 3D AI 晶片目前應用在 AI 推論系統，已展現資料傳輸頻寬是傳統 AI 晶片 10 倍、功耗僅七分之一的優異效能。
工研院以新技術打造 AI 伺服器系統、晶片散熱解決方案
在這次展會中，工研院展出的散熱技術也是一大亮點。當高速運算需求在電動車、AI PC、高階手機與生成式 AI 模型等方面急遽上升，同時帶來的是散熱挑戰。工研院指出，目前高階 AI 晶片發熱量已達 1000W，但傳統氣冷模組的 750W 散熱能力卻已達上限，因此工研院在經濟部技術司的補助下，從晶片均溫蓋板（VC Lid）著手，開發「AI 伺服器系統冷卻-浸沒式冷卻系統整合方案」，將浸沒冷卻的均熱板蒸發器（VC Boiler）元件貼附於晶片上，利用高均溫性與外表面微結構，加速沸騰蒸氣泡生成，並達成更高效能的晶片熱量移除效果。針對這項浸沒式冷卻技術，工研院採用 AMD 解決方案，並攜手其陽科技等設備廠商，成功串連產業上中下游的合作，藉此協助國內產業搶攻 AI 伺服器散熱市場。
而在「AI 伺服器晶片冷卻技術-冷板式液冷方案」，工研院以低流阻流道結構元件，提升高功率晶片熱傳效能，並導入高效能熱交換結構設計，提供高功率晶片水冷的效益。在研發過程，工研院電子與光電系統研究所首先針對冷板的壓力分佈、晶片溫度、熱流動速度的性能進行分析，再對其結構設計優化。工研院南分院接著開發冷板 AM 金屬列印微流道，突破傳統工法限制減少製造工序，能夠一體成型打造冷板，也透過「冷板微流道異形水路設計」，在有限體積內最大化熱交換面積，提升熱交換效率。一詮精密則是參與精密加工與製程的階段，並成功打造液冷式冷板、氣冷散熱模組、分歧管液冷式冷板等部分。
碳化矽晶錠雷射切割大幅提升作業速度、降低材料損失、減少能源消耗
在半導體製程上，工研院也帶來技術新突破。工研院開發「碳化矽晶錠雷射切割」技術，為國內碳化矽長晶業者提供先進高效的切割方案。這項先進雷射切割技術涵蓋極短脈衝雷射壓縮模組、水平線性光路掃描模組，高效率超音波裂片等三大核心技術，大幅提升 SiC 晶錠切割速度、降低材料損失、減少能源消耗。此外，碳化矽晶錠雷射切割技術為無切削液污染的乾式環保製程，也能夠滿足當今企業對於 ESG 永續發展的經營。
經濟部產業技術司在 SEMICON Taiwan 2024 還展出「異質整合封裝及共乘服務」、「超快雷射焊接技術」、「車載碳化矽技術解決方案」、「AI 智能晶圓研磨加工系統」、「陣列 3D 檢測技術」、「EUV 計量標準」等豐富關鍵技術。經濟部表示，全球半導體產業將進入黃金 20 年，迎接 AI 浪潮，經濟部將會持續透過政策協助台灣企業發展、接軌國際，同時培育 AI 優秀人才、打造優質生產及投資環境，並吸引更多國際企業來台投資，持續維持台灣在世界的關鍵地位。
