半導體業擴張，AI扮引擎
高效能運算與通訊需求火熱，專家建議製程創新與綠色轉型雙軌並進，搶占競爭優勢
從智慧型手機、電動車到雲端運算與智慧家庭裝置，無不仰賴晶片來驅動日常運作，半導體儼然成為現代生活的核心基礎設施，不僅支撐科技發展，更牽動全球經濟與產業結構的重組。晶片的運算效能、能源效率與系統整合能力，直接影響創新科技的實現速度與廣度，使半導體技術的發展成為各國競逐的戰略重點。
隨著AI、高效能運算（HPC）、自駕車與先進穿戴裝置等新興應用快速興起，對晶片性能與製程精度的要求也大幅提升。這股需求浪潮正加速推動先進製程技術的演進，例如2奈米以下製程節點、晶片堆疊（3D IC）與異質整合等創新技術，成為晶圓代工、先進封裝與IC設計公司競逐的焦點。未來具備高階製程與穩定量產能力者，將在全球半導體競爭中掌握主導地位。
AI應用已成為推動半導體市場成長的重要引擎。市場研究機構Gartner預估，全球AI半導體市場占整體半導體市場比重從2023年的9.9%成長至2028年20.5%。2025年AI半導體市場估將占全球半導體市場的15.1%，應用領域以運算用（57.9%）與通訊用（29.0%）為主，其次為車用（7.8%）等。整體而言，AI帶動的高效能運算與通訊需求，已成為推升半導體產業成長的關鍵動能。
半導體製程技術是推動資訊科技進步的核心動力。隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，從7奈米、5奈米邁向3奈米、2奈米節點，意味晶片微縮技術仍持續突破，這背後的關鍵技術之一就是極紫外光（EUV）微影技術，其相較傳統DUV（深紫外光）採用更短波長，可實現更高解析度的線寬圖形，有助進一步縮小晶片關鍵尺寸與提升電晶體密度。
為因應晶片在面積受限下的效能與能耗需求，業界逐步導入新一代電晶體架構，例如環繞閘極（GAA）技術取代FinFET設計，使電晶體控制更精確，進一步降低漏電與功耗。另一重大創新是3D IC堆疊與異質整合技術，透過先進封裝將多顆晶片垂直或橫向整合，不僅突破單一晶片面積限制，也有效提升資料傳輸效率與系統整體效能。
經濟部產業技術司支持工研院研發「面板級封裝高深寬比全濕式完整解決方案」，成功突破量產瓶頸，在材料利用率上較傳統晶圓級封裝大幅提升，有效減少材料浪費並節省成本。該方案亦具國產化潛力，為本土封裝產業開拓新藍海市場提供關鍵支撐。
資料來源：工研院，2025年04月
而台積電、三星等大廠也加速投入先進節點與封裝技術，鞏固技術領先地位。先進製程與封裝不再僅是單一技術升級，而是支撐AI、高效能運算等應用的關鍵門檻。隨著市場對高效能與低功耗晶片需求快速成長，製程創新將驅動半導體產業升級，成為廠商爭取高階市場與強化競爭力的核心動能。
半導體製程技術創新，正快速改變全球終端電子產品發展格局。特別是在AI、HPC、自駕車、5G通訊與物聯網等新興應用帶動下，對於晶片效能、功耗與整合能力的要求日益嚴苛，驅動先進製程需求大幅攀升。
AI晶片要處理海量資料與複雜模型運算，若無法依賴更先進的製程提升邏輯密度與運算效率，將難以滿足深度學習與推論任務的效能門檻。自駕車所需的感測、決策與通訊功能，對晶片可靠性、低延遲與高整合性要求極高，也使3D堆疊與先進封裝技術成為關鍵解決方案。
此外，穿戴式裝置、智慧醫療與AR／VR應用日趨普及，對於晶片小型化與低功耗設計的依賴也愈發明顯，促使晶圓代工業者持續投入研發，以實現更多異質元件（如光學、感測、記憶體）的整合，進而提升整體使用體驗。
而綠色製程與低碳轉型也已成為產業關鍵競爭力。技術司科技專案支持工研院與業界推動「固態磨料高值循環技術」，透過創新低碳分選製程，自第三類半導體製程廢料中高效回收高純度鑽石粉與奈米等級SiC粉，整體回收率逾九成，且過程無需高溫與強酸鹼，符合綠色製程標準。回收材料可再次應用於高階研磨與特化原料，或加工為高精密工具，展現循環經濟潛力。
未來AI與高階應用市場版圖將持續擴大，唯有製程創新與綠色轉型雙軌並進，方能支撐數位經濟永續發展，鞏固半導體產業的全球競爭優勢。
（作者是黃慧修；工研院產業科技國際策略發展所分析師）
廢料重生，迎向循環經濟
在高科技產業高速運轉的背後，一場安靜卻深遠的綠色革命正在半導體領域悄悄發酵。以電動車、5G基地台與新一代電力裝置為核心應用的碳化矽（SiC）半導體，是近年最受矚目的材料之一，其製造過程中產生的廢料，不再只是難以處理的副產品，而被賦予了全新價值，其中蘊含高純度SiC粉末與「鑽石級」的研磨材料，成為循環經濟的新資源。
SiC因為擁有極高的耐壓與耐熱特性，成為第三類半導體的代表材料。然而，在晶錠切割、研磨與拋光等製程中，材料損耗率高達四成。由於SiC莫氏硬度為9，僅低於鑽石（莫氏硬度10），必須使用鑽石粉進行加工，使得廢料中混有高價值的奈米級SiC與鑽石粉。但由於粒徑細小、混合複雜，過去缺乏高效技術可加以分離，多半只能送交處理廠掩埋，造成資源浪費與環境壓力。
為協助我國高科技產業提升原料自主性、落實循環經濟，經濟部產業技術司推動「固態磨料高值循環技術」科技專案，由工研院研發出低碳高效分離技術，成功從SiC製程廢料中高純度回收鑽石粉與SiC粉末。
其核心突破在於兩項創新技術：一是能夠在常溫環境下，用一種特殊的「高效分選劑」選擇性地將鑽石粉捕獲至油水乳化液中，並使SiC滯留於水中，整個過程無二次汙染，分選劑還能重複使用。
二是具有微米孔洞的高精度「親油疏水膜過濾膜」，當前述含有鑽石粉的油水乳化液流過此濾膜時，立即破乳化分離油與水，且讓鑽石粉與水沿著傾斜的膜面滑落到下方蒐集管路，就這樣輕易地回收得到純度高達99%的鑽石粉，且整體回收率逾九成。整體回收製程不需高溫與強酸鹼，符合綠色製程標準，並已成功克服過去因原料高硬度、粒徑細小及混合物性複雜所導致之回收瓶頸，有效轉化為高附加價值原物料，幫助我國產業更有效率地善用資源，轉化為高附加價值原物料。
這些高純度回收材料未來可廣泛應用於高值工業製品。SiC粉末可依純度與粒徑差異，應用於陶瓷模具、加熱元件、汽車煞車碟盤與密封元件等，增強耐熱與耐磨性能；鑽石粉則可再製成鑽石切割線、研磨盤或切削液等精密工具，回歸高階加工產業使用鏈。
目前已與晶圓公司展開合作，預計把回收鑽石粉再導入應用於切割製程中。未來將技術移轉予環保資源業者，協助建構完整的回收產線與品質驗證平台。預計隨著SiC基板產能成長，每年可減少約800噸廢料，創造高達新台幣25億元潛在產值。
這項技術的落地，不僅為台灣半導體業帶來高附加價值原料的新來源，也強化面對國際原料供應風險的韌性。在全球關注環保與淨零排放的趨勢下，回收與再利用不只是降低成本的手段，更是產業邁向永續的必要選擇。透過打造完整循環鏈，台灣不僅能在半導體製程創新中站穩領先地位，也能在綠色產業發展上走出自主新局。
（作者是劉志文；工研院綠色能源與環境研究所所長）
面板級封裝，技術大突破
面對AI晶片與高效能運算（HPC）等應用快速崛起，半導體封裝正邁入「高密度整合」與「異質封裝」的新階段。
國際市調機構Yole Group預估，全球面板級封裝市場將從2024年的1.6億美元成長至2030年的6億美元，年複合成長率達27%。傳統封裝方式受限於材料與尺寸，難以有效支撐晶片規模擴大與高階應用需求，因此新型封裝架構成為國際科技大廠積極投入的方向。例如Intel投入以玻璃基板取代傳統矽基板或有機材料，發展具高剛性、低熱膨脹與低訊號損耗特性的封裝結構，以因應AI、資料中心與高效能運算的快速變化。這也讓玻璃基板封裝成為全球關注的下一代關鍵技術。
因應全球半導體技術快速演進與新世代高效能晶片封裝需求，經濟部產業技術司支持工研院開發全台首創的「面板級封裝高深寬比全濕式完整解決方案」，成功打造一條從鑽孔、附著層、晶種層到電鍍填孔的完整製程鏈。
資料來源：工研院，2025年10月
傳統技術在處理這類「高深寬比」的玻璃微孔時，常因金屬鍍層不夠均勻、附著不牢，導致晶片穩定性不佳，就像在光滑玻璃杯內壁黏貼金屬箔，一不小心就可能脫落。為解決這個問題，工研院研發出「濕式附著層（Adhesion Promoting Layer，APL）」技術，能讓金屬如同貼身衣物般緊貼孔壁，附著力提升三倍，且仍保持表面光滑平整，有效提升製程可靠度。針對深度超過寬度15倍以上、宛如極細吸管般的玻璃孔洞，團隊也優化晶種層的製程參數，讓金屬沉積的分布更加均勻，就像在狹小縫隙中均勻塗漆一樣，成功讓均勻度提升至70%以上，為後續銅填孔作業打下穩定基礎。
此外，傳統電鍍製程常需繁複的脈衝控制，如同要用精細節奏控制澆水時間。此技術改採穩態電鍍技術，不僅簡化系統設計，也省去高昂設備成本，仍能穩定完成銅的填孔作業，提升整體良率。這套創新方案具高度彈性，能廣泛應用於6吋到12吋晶圓，以及300×300毫米面板級玻璃基板，可對應不同尺寸與封裝規格的晶片生產需求。
此項技術成果已通過完整實驗驗證，展現無缺陷銅填孔、電鍍層分布均勻等高品質結果，成功克服Trough Glass Via（TGV）封裝在高深寬比條件下的量產瓶頸。根據美國ACM Research資料，面板級封裝材料利用率較傳統晶圓封裝提升三至七倍，顯著減少材料浪費並降低成本，為量產提供經濟效益。工研院此項技術不僅補足台灣在高深寬比玻璃封裝領域的技術缺口，也為產業開拓新市場提供堅實支撐。
在開發過程中，工研院同步推動國產供應鏈的整合與落地應用，結合聯策、誠霸、超特、立誠、旭宇騰等企業，架構起可量產驗證的封裝生態系，建立高深寬比玻璃異質整合封裝製程平台，協助台灣產業降低高階封裝製程門檻與成本；並透過自主材料與設備開發，減少對海外技術依賴，為國內半導體封裝自主能力升級奠定重要基礎；同時帶動高頻、高速、低延遲通訊應用的發展，搶占新興應用市場的先機。
隨著AI、HPC、車電與感測元件等需求不斷升溫，高階封裝技術重要性日益顯著。工研院這項具備自主性與延展性的解決方案，不僅象徵台灣在先進封裝技術邁出關鍵一步，更為未來半導體產業升級與全球布局提供強大動能。
（作者是張禎元；工研院機械與機電系統研究所所長）
本文同步刊登於2025/10/5經濟日報A9產業追蹤