半導體前沿2024–2026 年的新技術，在瀏覽器裡動手拆
探針卡和先進封裝之後，再往前走一步：AI 交換器的共封裝光學、把電源搬到晶圓背面、玻璃基板與方形面板、閘極全環電晶體與 High-NA EUV；再往外一圈，是做出光的 EUV 光源、GPU 旁邊的 HBM、整櫃的液冷與 800 V 供電。第二部分走進製程現場：混合鍵合、CMP、3D NAND、化合物半導體、碳化矽、Micro LED、電子束檢測，和晶圓廠本身。十六個主題，每一頁都是可以動手調的 3D 模型，數字都列出公開來源，包括最新的論文與專利。
前沿：AI 晶片正在換代的技術
共封裝光學實驗室
AI 交換器為什麼要把光模組搬到晶片旁邊：每埠功耗從 30 瓦降到 9 瓦、微環調變器與加熱器、光鏈路預算，以及光引擎怎麼在晶圓上做光學測試。
- 功耗
- 微環調變器
- 鏈路預算
- 晶圓光學測試
背面供電實驗室
台積電 A16、Intel PowerVia 把電源線搬到晶圓背面：電壓降地圖、晶圓接合與薄化的對準難題、散熱的代價，以及雷射除錯為什麼不再管用。
- 電壓降
- 接合與對準
- 散熱
- 除錯
玻璃基板實驗室
AI 封裝越做越大：有機與玻璃核心的翹曲、焊點的取捨、圓形晶圓與方形面板（CoPoS）能放幾顆，以及玻璃通孔怎麼打、為什麼會裂。
- 翹曲
- 晶圓與面板
- 玻璃通孔
- 挑戰：量產
電晶體與曝光實驗室
從 FinFET 到閘極全環奈米片、Forksheet 和 CFET，閘極怎麼把電流關緊；以及 High-NA EUV 的解析度、焦深、多重曝光和成本。
- GAA
- CFET
- High-NA EUV
- 挑戰：最划算的光罩
EUV 光源實驗室
每秒五萬顆錫滴，先被打扁、再被 40 kW 的雷射打成電漿：13.5 奈米的光怎麼做出來、收集鏡怎麼保護，以及十面反射鏡後到晶圓還剩多少。
- 錫滴與雷射
- 預脈衝
- 收集鏡與氫氣
- 挑戰：1,000 W
HBM 記憶體實驗室
AI GPU 旁邊最貴的零件：HBM4 的 2048 條資料線、16 層 DRAM 怎麼塞進 775 µm、三種接合方式，以及疊高之後的散熱與良率。
- 頻寬
- 疊高
- 散熱與刷新
- 挑戰：1 TB
AI 機櫃散熱實驗室
一櫃 132 kW、下一代 600 kW：風扇的極限、冷板液冷的流量與水溫、GPU 從晶片到冷卻液的熱阻，到把流道刻進矽裡的微流道。
- 風冷 vs 液冷
- 冷卻液
- 微流道
- 挑戰：不開冰水機
800V 供電實驗室
GPU 核心 0.75 V、一千多安培：54 V 與 800 V 直流的電流與用銅、每一級轉換的效率、碳化矽與氮化鎵，以及最後一吋的垂直供電。
- 電壓與銅
- 轉換效率
- SiC 與 GaN
- 挑戰：最後一吋
製程現場：已經在量產，或正要上線
從晶圓本身到整座工廠：混合鍵合、化學機械研磨、3D NAND 的深孔、化合物半導體、碳化矽長晶、Micro LED、電子束檢測，以及晶圓廠本身。每一頁都有台灣正在做這件事的公司。
混合鍵合實驗室
台積電 SoIC、AMD 3D V-Cache 的接法：接點間距與密度、銅墊凹陷與退火、微粒造成的空洞與良率，以及晶片對晶圓的對準。
- 接點間距
- 表面與退火
- 微粒與良率
- 挑戰：4.5 µm
化學機械研磨實驗室
每一層都要先磨平：Preston 定律的壓力與轉速、銅導線的碟形凹陷與侵蝕、研磨墊與鑽石碟，以及每個世代要磨幾道。
- Preston 定律
- 碟形與侵蝕
- 研磨墊
- 挑戰：混合鍵合
3D NAND 深孔實驗室
疊三百層、挖一個 100 奈米寬、10 微米深的孔：層數與位元密度、深寬比與低溫蝕刻、分節對準，以及每位元成本。
- 層數與密度
- 深孔蝕刻
- 分節對準
- 挑戰：一千層
化合物半導體實驗室
手機射頻與 AI 光通訊的雷射：能隙與波長、MOCVD 磊晶的均勻度、VCSEL 的反射鏡與氧化孔徑，以及 1.6T 光模組的雷射缺口。
- 能隙與波長
- MOCVD 磊晶
- VCSEL
- 挑戰：1.6T 雷射
碳化矽長晶實驗室
兩千多度的爐子裡慢慢長出 8 吋晶棒：PVT 長晶速率、線鋸與雷射切片、缺陷與良率，以及 8 吋對 6 吋的成本。
- PVT 長晶
- 線鋸與雷射
- 缺陷與良率
- 挑戰：價格戰
Micro LED 巨量轉移實驗室
一台 4K 電視 2,488 萬顆 LED：子像素與間距、印章、雷射與流體巨量轉移、良率與備援修補，以及晶粒縮小後的效率損失。
- 數量與間距
- 巨量轉移
- 良率與修補
- 挑戰：AR 微顯示
電子束檢測實驗室
幾奈米的缺陷怎麼找：光學和電子束看得多小、多束電子束的產能、電壓對比抓斷路與短路，以及 CD-SEM 與疊對量測。
- 解析度
- 多束產能
- 電壓對比
- 挑戰：High-NA 量測
晶圓廠實驗室
一顆晶片在廠裡走兩到四個月：風扇過濾機組與換氣、天花板上的天車、每片晶圓的用電與用水，以及光罩層數與週期時間。
- 無塵室
- 天車搬運
- 水電
- 挑戰：2 奈米超大廠