【芝能智芯——材料、設備和設計不斷迭代】

舉例來説，您可以在晶圓上創造一種原生氧化物器件，或者在兩種內存狀態之間切換。但關鍵問題是，這些創新是否足夠可靠，能夠在其產品壽命內滿足各項關鍵參數指標（KPI）。這需要不斷循環的協同優化方法，持續改進，直到滿足所有設備的要求。

半導體行業一直以來都是一個技術不斷進步的領域，技術的發展路徑是複雜而令人興奮的。創新從驅動應用程序的軟件和系統架構開始，然後逐步推動芯片架構、設備和材料的發展。成功的設備創新需要深刻理解驅動設備行為的關鍵參數，這些參數包括新興邏輯和存儲器設備的共同優化和改進。這些前沿參數的示例列在表 1 中，它們是推動設備創新的驅動力。

● 半導體行業的創新——案例

接下來，讓我們回顧一個實際案例，以更好地闡明協同優化方法如何實現關鍵性能指標（KPI）。幾年前，一家領先的存儲器製造商聯繫了 Intermolecular，尋找一種選擇器設備，能夠在表 1 中列出的多項參數上達到同類最佳性能。這個設備被稱為 Ovonic 閾值開關（OTS）二極管，其材料系統包括多種硫族化合物元素。尤其是在泄漏（I OFF）和熱穩定性之間找到平衡成為挑戰的核心。

技術團隊通過考慮基於配位數和電帶隙的材料系統、管理電合規性、利用器件結構的熱傳導特性、理解底層機制等多個方面，進行了協同優化。他們還利用機器學習來處理大量多樣的數據集。

經過 3 年的努力，多元材料系統的設備性能得到了顯著提升，不僅解決了器件級 KPI（如泄漏和熱穩定性），還改進了芯片物理設計參數（如閾值電壓漂移）。

從系統到芯片設計再到設備和材料：這就是信息的完整鏈條。

以器件創新為核心，當今的技術開發側重於新興方法，將器件和材料技術的協同優化進一步擴展到更高的層次。這些前沿技術開發戰略包括設計相互依賴性，即 DTCO（設計 - 技術協同優化），還有一些甚至將優化擴展到產品和系統級別的關注，例如 STCO（系統 - 技術協同優化）。以下是我們的主要領先客户強調的關鍵領域。台積電在每個技術節點上持續增強的 DTCO 貢獻，這不同於傳統的擴展，並不僅僅與芯片設計有關。

當技術優化的整體方法包括芯片設計、封裝和產品級相互依賴性時，產品、設計、封裝、工藝和器件相互依賴性的整體方法，以提高研發效率和價值創造

半導體器件：蓬勃發展和突破無限

預計到 2030 年，全球半導體行業的收入將增長至 1 萬億美元，這將是當前的兩倍。這一壯麗成就將歸功於設備和材料創新的不斷推動。電子行業路線圖強調了這一豐富前景和半導體器件的光明未來。因此，不要停止思考未來，從現在開始永遠成為設備創新的倡導者。我們每個人都將成為這一令人難以置信的進步的貢獻者，無論是作為創新者、製造者，還是半導體器件的用户。