《電子技術(shù)應(yīng)用》
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臺(tái)積電進(jìn)軍存儲(chǔ)器的意圖是什么

2018-10-09

  臺(tái)積電有意并購(gòu)、進(jìn)軍存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的傳聞甚囂塵上,臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音也發(fā)言透露對(duì)存儲(chǔ)器的關(guān)注。難道處于晶圓代工領(lǐng)域龍頭地位的臺(tái)積電,也在尋求企業(yè)轉(zhuǎn)型嗎?隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入成熟階段,以2015——2016年來看,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從原本的分散化,進(jìn)入到聚合式發(fā)展階段,不論是資本、技術(shù)、人才,產(chǎn)業(yè)并購(gòu)接二連三出現(xiàn)。過去,無論是IDM廠還是Fabless廠,皆已出現(xiàn)多起并購(gòu)案例,唯獨(dú)Foundry廠還未出現(xiàn)大規(guī)模并購(gòu),而劉德音的表態(tài),不知是不是預(yù)示著產(chǎn)業(yè)的聚合式發(fā)展趨勢(shì)已延燒至Foundry大廠?

  臺(tái)積電進(jìn)軍存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)整合絕非難事

  其實(shí)臺(tái)積電早就開始進(jìn)行業(yè)務(wù)整合,只不過是從與其IC制造業(yè)務(wù)緊密相關(guān)的封測(cè)業(yè)務(wù)開始,例如著名的封裝技術(shù)InFO(Integrated Fan-Out,整合型扇型封裝),臺(tái)積電2014年推出InFO,優(yōu)勢(shì)在于能讓芯片與芯片間直接連結(jié),減少封裝后的厚度,騰出更多空間給其他零件使用,更因?yàn)檫@項(xiàng)優(yōu)勢(shì),讓臺(tái)積電從A11開始力壓Samsung,接連獨(dú)拿兩代Apple iPhone處理器訂單。

  臺(tái)積電進(jìn)軍存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)并不是空穴來風(fēng),早在2017年Toshiba TMC業(yè)務(wù)并購(gòu)案中,臺(tái)積電就曾考慮參與競(jìng)購(gòu),從而進(jìn)入NAND Flash領(lǐng)域,但后來因多方考量而放棄。劉德音接受日經(jīng)亞洲評(píng)論采訪時(shí),提及臺(tái)積電不排除收購(gòu)存儲(chǔ)器芯片廠商,不免讓外界猜測(cè),臺(tái)積電很有可能為拓展存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)進(jìn)而并購(gòu)一家存儲(chǔ)器廠商,開啟存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。

  臺(tái)積電意在布局邏輯與存儲(chǔ)器整合解決方案,以解決大量能源消耗問題

  對(duì)進(jìn)軍存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,不認(rèn)為臺(tái)積電或任何代工廠是單純?yōu)榻鉀Q當(dāng)前DRAM與NAND問題而尋求存儲(chǔ)器合作伙伴,臺(tái)積電意在加速邏輯與存儲(chǔ)器整合解決方案進(jìn)度,同步布局RRAM、MRAM等新式存儲(chǔ)器嵌入式解決方案,甚至提出新的混合式——包含引入嵌入式同步與獨(dú)立式新式存儲(chǔ)器、DRAM或Flash整合的創(chuàng)新技術(shù)。

  嵌入式存儲(chǔ)器制程是在晶圓層級(jí)中,由晶圓代工廠把邏輯IC與存儲(chǔ)器芯片整合在同一顆芯片,其能達(dá)成最佳傳輸性能,也縮小芯片體積,透過一個(gè)芯片達(dá)成運(yùn)算與儲(chǔ)存功能。

  近期在SEMICON Taiwan 2018演說中,劉德音提到:「當(dāng)前的人工智能運(yùn)算,有8成以上的能源消耗在存儲(chǔ)器,是當(dāng)前半導(dǎo)體技術(shù)的一大瓶頸?!共⒅赋觯Y料中心的電力消耗占近一半營(yíng)運(yùn)成本,而人工智能(AI)更加劇這些成本,因?yàn)槠湫鑿膬?chǔ)存設(shè)備中密集傳輸存儲(chǔ)器,過多的能源消耗將花費(fèi)芯片廠商許多成本,其希望做的就是想辦法減少這些能耗;對(duì)此,劉德音認(rèn)為解決這項(xiàng)問題的方法,必須整合記憶、邏輯與高頻寬互連,打造真正的3D IC。

  其實(shí)先前臺(tái)積電在整合封測(cè)技術(shù)業(yè)務(wù)中,提出的CoWoS技術(shù)即是為解決能耗問題而發(fā)展出的解決方案,但劉德音認(rèn)為那只是目前的權(quán)宜之計(jì),其希望未來存儲(chǔ)器和邏輯元件必須彼此堆疊,從而使互連密度再提高100倍。

  臺(tái)積電于2017年發(fā)表eMRAM(嵌入式磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和eRRAM(嵌入式電阻式存儲(chǔ)器)技術(shù),其研發(fā)目標(biāo)就是要達(dá)成更高效能、更低電耗與更小體積,以滿足未來全方面運(yùn)算需求。

  另一方面,嵌入式存儲(chǔ)器具有超高耐用度,無論是對(duì)環(huán)境溫度的容忍范圍或存取次數(shù),都能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前解決方案,因此嵌入式存儲(chǔ)器技術(shù),不僅能解決劉德音提到的能效問題,更可將其運(yùn)用在其他特定市場(chǎng)。

  不過嵌入式存儲(chǔ)器芯片不僅整合難度高,晶片良率也是另一個(gè)重要的突破門檻,除了臺(tái)積電外,聯(lián)電、Samsung、GlobalFoundries與Intel大廠等,都投入大量人力在相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)上。

  此外,在資料中心的應(yīng)用情境下,通常需要大量的存儲(chǔ)器容量,這是目前純粹透過遷入式存儲(chǔ)器技術(shù)較難克服的技術(shù)難題,故透過并購(gòu)存儲(chǔ)器廠商,能快速提供臺(tái)積電足夠獲取大量的技術(shù)與產(chǎn)品支持,進(jìn)而與布局多時(shí)的Intel/Micron合作案一較高下。

  若臺(tái)積電如分析意在發(fā)展邏輯與存儲(chǔ)器整合技術(shù)以解決能效問題,雖然將有重重技術(shù)關(guān)卡與困難,但也因?yàn)槿绱?,才能展現(xiàn)出其更具開創(chuàng)性的發(fā)展?jié)摿Α?/p>


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