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半导体技术无疑是推动人类文明进展的重要助力,从电脑、手机到现在的行动运算与智慧装置,没有半导体,也就不会出现这些一再改变人类生活面貌的科技。现在,半导体技术要再次推动另一次新变革,亦即被称为“NEXT Big Thing”的物联网持续前进。
根据市场研究机构IC Insights研究,2015年至2019年,物联网应用系统营收将翻两倍,至2019年可达1,245亿美元市场规模,物联网的新连结数于2019年将达到30.54亿个。
不过,对于半导体产业而言,物联网浪潮驱动的不仅是大量的消费性电子元件与网路连结,同时也促使处理器、资料中心及行动装置的资讯运算能力越来越强大,这就仰赖相关先进及特殊制程技术的持续精进,才能实现所需的运算处理能力、连结性、超低耗电、多样感应器以及先进封装的系统级整合等,而这些新出现的需求将大力带动半导体市场成长。
物联网IC需求增 驱动制程技术
根据IC Insights预估,至2019年,物联网IC销售额可达194.36亿美元,2015至2019这4年间的平均复合成长率达到15.9%。其中,物联网应用将加速光电、感应器、致动器和离散半导体元件强劲的成长,预计于2015年销售额可达46.21亿美元,至2019年销售额更是成长至116.47亿美元,这4年的平均复合成长率达到26%。
其次,成长力道也同样强劲的是微控制器(MCU)与单芯片处理器,未来4年平均复合成长率达到22.3%。接下来,记忆体相关销售额复合成长率为19.8%,特定应用标准产品IC为16.4%,类比IC为12.7%。
随着智慧型手机成长趋缓,物联网成为驱动半导体市场成长的下一波力道,许多国际知名半导体大厂早已积极布局。台积电做为晶圆代工厂,矢志要打造物联网生态供应链。台积电与联发科的合作就是成果之一。
台积电与联发科的合作,是利用台积电的55纳米超低功耗技术生产联发科的MT2523 系列产品,此系列产品是联发科专为运动及健身用智慧手表所设计的解决方案,也是全球首款高度整合GPS、双模低功耗蓝牙,同时支持高解析度MIPI显示萤幕的系统级封装(SiP)芯片解决方案。
在此合作案中,台积电提供55纳米超低耗电制程(55ULP)、40 纳米超低耗电制程(40ULP)、28纳米高效能精简型强效版制程(28HPC+)、以及16纳米FinFET强效版制程(16FF+),这些制程适合用于各种具有节能效益的智慧型物联网及穿戴式产品,主要诉求就是物联网芯片设计强调的的超低功率。
此外,在制程技术方面始终维持领先地位的台积电,预计也将以10/7纳米制程进攻新市场,包括先进驾驶辅助系统(ADAS)等车联网芯片,以及即将在未来几年蔚为主流的物联网应用芯片等。
为何“迷你晶圆厂”能够如此低价、体积为何能缩小?主因是去除了无尘室需求,转而采用局部无尘化的关键技术,并将此成果制出特殊运输系统“Minimal Shuttle”,利用电磁铁控制开关来阻止灰尘进入。另一个原因则是不使用光罩,如此就能大幅降低成本。迷你晶圆厂的概念着眼于物联网时代需要的是多种少量的生产系统,要处理的晶圆大约直径0.5英寸即可,晶圆很小,生产装置当然也可以跟着缩小。
据了解,在这个迷你晶圆厂中,芯片从晶圆上切割下来的尺寸大约1平方公分左右。“迷你晶圆厂”的年产量大约是50万个,一般的12寸晶圆厂则是两亿个。目前“迷你晶圆厂”的半导体前段制程设备已大致研发完毕并开始贩售。预计2018年以前,切割芯片功能与封装等的后段制程设备也会开发完成。
与电脑、手机市场强调的标准化、大量生产不同,物联网的应用极为发散,这也使得半导体业者必须考量物联网应用的多样少量特性,进而拟定出符合未来物联网时代的开发及市场策略,如此才能随着新浪潮攀上另一产业高峰。
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