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全村挺一人2/為了AI高速運算晶片要結合光與電 台廠供應鏈「頭頂一片大烏雲」

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半導體產業進入變革期,連競爭對手台積電和三星電子也不得不同台「交朋友」。(圖/方萬民攝)

半導體產業進入變革期,連競爭對手台積電和三星電子也不得不同台「交朋友」。(圖/方萬民攝)

「台灣正站在機會跟時間的十字路口,硬體首次成為新瓶頸,是前所未有的巨大壓力。」日月光半導體執行長吳田玉3日宣布,與台積電攜手領頭,邀請30家以上的廠商,組成「SEMI矽光子產業聯盟」,參與者集結台灣各領域最強業者,包括聯發科、廣達、鴻海、友達等,目標是突破技術、強化合作,並制定產業標準,甚至連競爭對手台積電和三星電子,這次也不得不同台「交朋友」

AI時代改變全產業鏈,輝達執行長黃仁勳9月11日在高盛集團舉辦的技術會議上,被問到客戶巨大的AI支出能否帶來投資回報時,黃仁勳坦言這些企業「別無選擇」,只能接受。

所以在今年的國際半導體展SEMICON Taiwan上,不管是歐美或日韓業者,都提到一樣的問題,就是正困於滿足「AI需要的能力」,「我們現在都在賽跑,在硬體上投入巨大成本,台灣就像是頭上壟罩著一大頂烏雲,為了維持供應鏈韌性,但走哪條路會領先或落後,是非常複雜的問題」吳田玉感嘆。

吳田玉表示,所有硬體被迫加速前進,晶片密度越來越強、連結需求越來越高,熱傳導能源及速度的要求,已經和現代金屬材料的物理極限有衝突,而目前業界公認「光」是唯一解,矽光子已研發很多年,雖有技術但很貴,停留在研發和少量生產階段,但「AI發展帶來的壓力,矽光子時代會比我們預期更快來臨。」

輝達最新的Blackwell平台,仍有巨大耗電與發熱問題。(圖/報系資料照)
輝達最新的Blackwell平台,仍有巨大耗電與發熱問題。(圖/報系資料照)

業內人士跟CTWANT記者解釋,像是輝達最新Blackwell平台,其中GB200 NVL72資料中心解決方案需要36顆CPU和72顆Blackwell GPU串在一起,晶片之間需要高速連結,過去是用導電較好、CP值高的銅線傳輸,但金屬傳電一定會有發熱和阻擋的問題,不夠快,加上發熱就會浪費電,業界想到要用光,早在20年前IBM就投入研究,英特爾研究10年,希望用光來當傳輸管道。

不過電和光需要額外設備去轉換,目前常聽到的CPO(Co-Packaged Optics)技術,需要光接收器、光波導、光調變器、電流電壓放大器、驅動IC、交換器等元件整合在一起,過去是放在PCB板四處,現在則安裝在一個可以隨時插拔的插槽上,接下來是想轉為共同的封裝光學模組。

工研院產科國際所分析師劉美君表示,目前國內矽光子研發還停留在第一階段,就是透過PCB板將零件進行組裝,再透過光波導元件來進行光的轉換跟傳遞。第二個階段是由日本NTT在IOWN(全光和無線網路聯盟)所提出,想將所有晶片都放在矽基板上,用半導體方式封裝在一起,所有晶片之間的訊號傳輸,都透過「光」來傳遞,而最終目標,就是讓「晶片內」的資料也能透過光來傳輸。

目前AI晶片的複雜性與運算需求,讓半導體業者驚覺無法單打獨鬥。(圖/方萬民攝)
目前AI晶片的複雜性與運算需求,讓半導體業者驚覺無法單打獨鬥。(圖/方萬民攝)

在半導體產業從事40年的應用材料總裁Gary E. Dickerson說,現在有四大重要技術面臨轉折,包括尖端邏輯、記憶體DRAM、高頻寬HBM、先進封裝整合等,未來幾年,技術會截然不同,「一個晶片,有2000個製程步驟、25種材料,以及超過100種方式來結合,現在所有半導體業者都了解,面對複雜性與日俱增,這種近乎不可能的運算需求成長,不可能再靠單打獨鬥,」但「誰先推出新產品,就能獲得巨大成功,把所有人拋在後頭。高速創新、高速學習,實驗成功,就是生死攸關的事情。」

吳田玉表示,雖然台灣晶圓廠與封裝廠,以及系統設計端是世界第一,但在記憶體、材料與設備等,還需要其他區域的夥伴,因此必須「廣結善緣、多交朋友」,「這跟過去的競爭很不一樣。」

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