▲氮化鎵開關電路晶片模組。(圖／國研院提供)
【勁報記者羅蔚舟/竹科報導】
在全球半導體正式邁入後摩爾定律時代、人工智慧（AI）與高效能運算（HPC）需求急遽攀升的關鍵時刻，先進封裝已成為決定科技競爭力與產業布局的關鍵核心技術。國家實驗研究院台灣半導體研究中心（國研院半導體中心）1/13日發表「晶片級先進封裝研發平台」，將協助推動臺灣半導體產業從「製程領先」，邁向「系統整合與應用創新領先」的新階段，為後摩爾時代奠定關鍵競爭優勢。
▲矽光子EICPIC光纖整合電路模組。(圖／國研院提供)
國科會主委兼國研院董事長吳誠文表示，未來的AI應用，需要更高效能、更高密度、同時更低功耗的晶片解決方案，挑戰前所未有，但機會也同樣巨大。這個關鍵機會，就是「先進封裝技術」，這是串連「晶片到系統、創意到產品」的價值鏈樞紐，更是推動AI新十大建設中矽光子、量子電腦與智慧機器人等關鍵技術不可或缺的基石。「先進封裝技術」不只是下一代半導體競爭的核心戰場，更將決定臺灣未來的科技領導地位。在這個關鍵時刻，國研院半導體中心開發的「晶片級先進封裝研發平台」，不僅為臺灣產學研界提供全球獨特的晶片級先進封裝研發能力，更將催生一個屬於臺灣的「先進封裝創新生態系」，加速前瞻實體AI技術的落地與商業化，帶動百工百業升級。
▲高解析數位／類比轉換器與類比／數位轉換器。(圖／國研院提供)
█先進封裝：延續摩爾定律的關鍵引擎
隨著製程微縮逐漸逼近物理極限，傳統以單一大型晶片為核心的系統單晶片（SoC）設計，已難以全面回應AI與HPC對於高速運算、超高頻寬與低功耗的需求。雖然SoC具備高度整合與低功耗優勢，但在效能擴展、晶片內傳輸距離、功耗管理、良率與成本，以及系統架構彈性等方面，逐漸顯露瓶頸。
因此，以異質整合為核心的先進封裝技術應運而生。透過將處理器、記憶體、高速傳輸等不同功能的小晶片（chiplet），如同樂高積木般進行3D封裝整合，可依功能選擇最合適的製程，不僅有效提升良率、降低成本，更能大幅提升系統運算效能、頻寬與能源效率，同時保有高度模組化與未來擴充彈性，成為延續摩爾定律的關鍵路徑。
▲氣體感測器溫控讀取模組。(圖／國研院提供)
█國研院半導體中心的關鍵突破：晶片級先進封裝研發平台
目前全球量產最先進的封裝技術之一為台積電的CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate），透過中介層晶圓與基板，實現運算晶片與高頻寬記憶體的高密度整合。然而，基板層的存在，也帶來成本、訊號傳輸距離與製程複雜度的挑戰。
國研院半導體中心此次發表的「晶片級先進封裝研發平台」，展現具國際前瞻性的關鍵突破，創新提出去除基板的 CoCoB（Chip-on-Chip-on-Board）封裝架構。該技術省略傳統基板，直接將中介層晶片與電路板連接，其難度猶如將一片很大片的鋼化玻璃，放置於鋪滿鵝卵石的地面上，卻仍需確保每一個接觸點都能精準連接。半導體中心透過在每一微小連接球下方導入可流動介面材料，成功克服不平整問題，使所有連接點皆能可靠接合。
此CoCoB技術具備兩大優勢：一是大幅縮短訊號傳輸路徑，顯著提升整合密度與系統效能；二是降低基板成本與製程複雜度，特別適合學研單位與新創團隊進行高彈性、低成本的異質整合實驗。產業界認為這種「去除基板」的封裝架構，將是下一代AI晶片的重要發展方向，也進一步驗證國研院半導體中心CoCoB技術的前瞻性與戰略價值。
█打通產學研任督二脈，驅動下一場AI矽革命
長期以來，全球先進封裝產能供不應求，使學研界與新創團隊難以取得最前沿的封裝資源。國研院半導體中心此次建置的「晶片級先進封裝研發平台」，正是以國家級科研能量，補上臺灣半導體創新體系中最關鍵的一塊拼圖。
此一開放式研發平台，不僅能支援HPC所需的處理器與高頻寬記憶體整合，也可高度整合生醫、環境感測、光電、電源管理等多元異質晶片，特別適合用於雛型驗證與前瞻應用開發。目前已吸引來自國內外16個教授研究團隊參與，包括臺大、清大、陽明交大、成大、中興、臺科大，以及美國史丹佛大學、加州大學、加拿大多倫多大學、德國慕尼黑工業大學等，投入AI運算、高頻通訊、感測、矽光子與電源晶片等多樣化晶片模組的設計與驗證。
整體而言，「晶片級先進封裝研發平台」展現四大核心價值：首先，在技術面，突破摩爾定律限制，結合感測與運算，打造實體 AI 與系統級創新的關鍵平台；其次，在經濟面，以「感測＋封裝＋系統整合」啟動新型態半導體創新模式；第三，在產業面，串聯產學研，加速前瞻技術落地與商業化；最後，在國際合作策略，提供學研單位對接國際頂尖技術，推動跨領域、跨國界的合作與發展。
國研院半導體中心表示，透過此平台的建置，臺灣將不再僅止於製程與單一晶片的競逐，而是正式邁向以系統整合與應用創新為核心的新世代半導體競賽，持續鞏固臺灣在全球半導體產業中不可或缺的關鍵地位。
