整理／編輯部
臺灣半導體廠商近 10 年每年資本支出合計均超過百億美元，國內外半導體大廠在臺投資也在持續加碼，臺灣半導體產業在全球名列前茅，總產值占全球達 26%。2022 年，工研院先後與兩大美國頂尖學術機構簽訂合作計畫，目標直指下世代磁性記憶體、運算技術，為我國半導體產業搶先布局。
因應 5G、大數據、AI 人工智慧與物聯網科技的快速發展，工研院持續投入半導體前瞻研發，推動各式創新應用發展，並在其「2030 技術策略與藍圖」的智慧化致能技術領域，納入半導體研發，攜手業者，共同推動產業升級、跨域合作與產業創新應用，引領臺灣在新一代半導體產業發展中，繼續保有關鍵地位。
2022 年 3 月，工研院先後與美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）以及美國南加州大學（USC）宣布展開合作計畫。與 UCLA 簽署的「VC-MRAM 合作開發計畫」，將共同開發下一代的磁性記憶體，未來可望減少近百倍能耗、提升逾 10 倍速度，樹立「創新記憶體」的里程碑。
與 USC 的合作，則將針對「異質整合」、「下世代運算技術」與「次世代記憶體技術」等先進設計與製程領域展開前瞻研究，媒合臺美雙方跨域整合研發優勢與晶片半導體生產力，協助臺灣在全球半導體產業鏈中，躋身「下世代運算技術」領先群。
工研院副總暨資深技術專家吳志毅表示，隨著摩爾定律持續向下微縮，全球半導體廠不斷尋求成本更佳、速度更快、效能更好的解決方案，擁有高速度、高效能及節能可靠優勢的磁阻式隨機存取記憶體（Magnetic Random Access Memory；MRAM）技術，近年來已成為下世代記憶體與運算新星。
工研院深耕 MRAM 技術多年，從元件創新、材料突破、電路優化等方式展開研究，成功開發出領先國際的「自旋霍爾式磁性記憶體」（Spin Orbit Torque MRAM；SOT-MRAM）技術。深厚的研發基礎，吸引具備前瞻研發技術研發能量的頂尖學術機構 UCLA 與工研院合作開發「電壓控制式磁性記憶體」（Voltage Control Magnetic RAM；VC-MRAM）。
SOT-MRAM 具有高速，高可靠度的特性，適合應用於高性能晶片裡，如微處理器，而 VC-MRAM 為較前瞻之技術，具有高速操作特性、且操作能耗較低，非常適合 AIoT 及汽車晶片的應用需求，勢必能協助國內外廠商提升市場競爭力，搶攻消費性電子、車用電子與 AI 人工智慧應用龐大商機，站穩供應鏈關鍵位置，樹立國際半導體嶄新里程碑。而該計畫也獲美國國防高等研究計畫署（Defense Advanced Research Projects Agency；DARPA）支持，是此領域工研院第一個獲得 DARPA 實際支持的合作案。
「作為國際級的應用研究機構，工研院在 MRAM 技術上更有穩固的基礎與研發實力，」UCLA 電氣工程特聘教授王康隆（Kang Wang）表示，如今雙方能攜手合作，「勢必能在基礎上往上堆疊，開創更前瞻先進的成果。」UCLA 電路和嵌入式系統教授和區域總監 Sudhakar Pamarti 也表示，以工研院開發元件、驗證平台的經驗，搭配 UCLA 製程開發的創新概念，將材料元件的開發往相關應用推進，期待 2023 年，「我們能以世界頂尖的技術，翻轉下世代記憶體里程碑。」
同樣是國際頂尖學術機構，USC 擁有優異的科研成果與產學資源，其 Viterbi 工學院研究所不僅名列美國十大研究所，旗下的晶片試製服務中心（MOSIS）長期協助美國國防部、頂尖電機與晶片實驗室電路長期進行試量產；並與台積電等國際大廠合作，服務近千個美國政府實驗室機構、大學及民間企業，支援 200 多家中小企業與新創產品優化升級。
工研院院長劉文雄表示，在工研院北美公司的積極媒合下，工研院與 USC 於 2021 年 11 月底便簽署合作計畫，鎖定「晶片與元件的設計開發服務」、「IP 授權」、「共用晶圓試製」、「新世代半導體研發」等 4 個主題的合作架構。今年 3 月，雙方再度共同宣布展開合作，將朝機構對機構合作機制、客戶服務商業模式兩方向進行規劃，引入國內產業提供試產後的晶片封裝及相關下游服務，布局高技術含量的新興應用產品，結合臺美在創新半導體及元件的開發與試量產能力，引領國內半導體產業站穩國際供應鏈的核心位置。
USC 工程學院院長 Dr. Yannis Yortsos 指出，USC 電機工程學系和資訊科學研究院的研究團隊以 AI 人工智慧、無線電頻率和毫米波 IC 設計、量子計算和光電領域聞名，期待未來與工研院攜手研發，推動微電子技術進入偉大的創新應用。USC 資訊科學研究院執行長暨工程學院副院長 Dr. Craig Knoblock 也表示，MOSIS 在半導體設計和製造領先，若能與工研院的 IP 和矽製造開發平台合作，挹注臺美新創半導體公司會更有國際競爭力，為半導體研發開闢嶄新舞台。
轉載自《工業技術與資訊》月刊第 361 期 2022 年 4 月號，未經授權不得轉載。