2011/05/06 03:01蔡鵑如／綜合報導
中國時報【蔡鵑如／綜合報導】
全球半導體龍頭英特爾四日宣布革命性的「三閘」（Tri-Gate）的電晶體製造技術，率先以立體（3D）而非平面（2D）方式大量生產，最快將在年底前投產，明年並運用於英特爾的新處理器「Ivy Bridge」，大幅提高個人電腦、智慧型手機與平板電腦等裝置的效能。
英特爾並未透露新電晶體技術細節，但「邏輯技術開發部門」主管波爾（Mark Bohr）指出，該公司將是首家把3D電晶體技術投產的業者，與現有的卅二奈米製程相比，採用廿二奈米製程的3D電晶體，可提高三七％效能，電力消耗僅2D一半。
英特爾自豪地稱，這是積體電路自一九五○年代問世以來，矽晶片設計最重大的進展。執行長歐德寧說，有了新科技加持，將可打造出更多「影響全世界的驚奇裝置」。
| 新通訊 2008 年 8 月號 90 期 |
| 文．郭俊傑 |
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| 為了提升手機等可攜式裝置在消費市場上的競爭力，多揚聲器配置正漸漸成為新興趨勢。但在可攜式系統中配置多顆揚聲器的同時，系統功耗也會隨之上升。擁有效率優勢的D類音訊放大器遂成為工程師的首選。 |
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| 現今的行動電話或可攜式裝置的功能愈來愈多樣化，行動電話已成為多媒體播放系統、數位相機和個人數位助理(PDA)的集合體；可攜式多媒體播放器(PMP)則集合了導航系統、媒體播放器、全球衛星定位系統(GPS)和數位影片多種功能。這些系統都具有MP3和MP4多媒體播放、電視訊號接收、執行遊戲和網頁瀏覽功能。但值得注意的是，大部分的消費者最關注的仍是聲音品質，因為聲音品質是其產品成敗的一個重要因素，某些製造商甚至會在一個系統中放置多個揚聲器，以改進聲音品質和輸出音量。 過去的可攜式裝置為了延長電池壽命，大多採用單揚聲器設計。但在多揚聲器設計中，工程師必須使用兩個音訊功率放大器來驅動多個揚聲器，功率消耗是之前的兩倍以上，並且功率放大器所產生的熱量也成為設計人員必須仔細考量的問題。由於AB類放大器的功率消耗較高(換句話說，就是效率較低)，典型的AB類放大器的效率為40～50%，而效率是降低功率放大器溫度的參數之一。D類音訊放大器這個新技術便可以提高效率達80%或甚至更高。 D類放大器的基本原理是先向功率放大器輸入提供一個小類比訊號，接著功率放大器內部的調變器便將該類比訊號轉化為數位訊號，如脈衝寬度調變(PWM)或脈衝偏移調變(PCM)(取決於裝置採用何種調變技術)。但其轉化後的數位訊號仍然很微弱。因此在類比訊號轉化為數位訊號後，橋式放大器會放大數位訊號的振幅，然後採用一個被動LC濾波器(Passive LC Filters)將該高振幅數位訊號轉化回類比輸出。 |
| 新通訊 2008 年 8 月號 90 期 |
| 文．黃繼寬 |
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| 隨著數位多媒體功能成為3G手機的標準配備，類比與混訊元件在系統中扮演的角色也日趨關鍵。舉凡MP3音樂播放、行動視訊廣播接收等功能，類比訊號鏈的設計才是系統表現能否令消費者滿意的關鍵。 |
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| 在手機系統中，除了基頻處理器、多媒體應用處理器、以及記憶體之外，幾乎所有元件都算是類比與混合訊號元件。近年來許多手機的創新功能，例如觸控、聲控、乃至加速度感應等，無不與類比電路的設計應用有關。因此類比元件的規格變化，對於手機市場的未來發展亦具備決定性的影響力。 多重輸出創造音訊次系統需求 從和弦鈴聲、MP3鈴聲、到MP3播放功能幾乎成為所有3G手機的標準功能，手機系統的音樂表現能力正面臨嚴苛的考驗。在手機應用環境中，使用者可以透過耳機聆聽音樂，也可能透過手機內建的喇叭直接播放MP3音樂。對一般使用者而言稀鬆平常的選擇，卻是系統設計者的一大考驗。以耳機輸出為例，即使D類音訊放大器的成本已與傳統AB類放大器價格相當接近，在考量到D類放大器的電磁干擾(EMI)及所能節省的電力有限等因素之後，AB類放大器仍是工程師的首選；但若以喇叭來輸出音訊，D類音訊放大器的高效率將轉化成顯著的電池壽命延長(相較於AB類放大器)，因而成為手機喇叭輸出上最流行的選擇。 |
Altera公司可望成為第一家發佈40奈米FPGA系列的現場可程式閘陣列(FPGA)供應商。儘管其競爭對手賽靈思(Xilinx)公司據說先前也已經開發出一款45奈米產品系列，但至今尚未宣佈進一步的產品細節。
除了Stratix IV FPGA之外，Altera公司還將發佈40奈米的HardCopy IV結構化ASIC，以及因應這兩款元件類型的配套軟體工具。Altera的這兩款元件系列是採用台積電(TSMC)公司的40奈米代工製程製造，因而可用以實現新一代的單晶片、多核心元件與相關的先進元件。
Altera公司長久以來一直在討論有關40奈米FPGA技術。不過，根據Xilinx公司的一個消息來源推測，Altera公司之所以大舉推進40奈米元件的開發，很可能是因為其65奈米產品在市場上表現不佳，因而改變發展方向。
工研院(ITRI)日前結合力晶、南亞、矽品、茂德、漢民、旺宏、巴斯夫(BASF)、布魯爾科技等9家半導體業者，共同成立了「先進堆疊系統與應用研發聯盟(Advanced Stacked-System Technology and Application Consortium，Ad-STAC)」，期望建構一個跨產業的立體堆疊晶片研發平台。
“從現在起的4~5年內，聯盟將陸續投入約20億新台幣的資金來挹注相關研發，”工研院電光所所長兼Ad-STAC聯盟會長詹益仁表示。工研院目前為Ad-STAC聯盟投注了約50名研發人力，未來還將視需求逐漸增加。
在Ad-STAC成立前，工研院已針對3D晶片進行了5年的研究工作，而且已取得了10項專利。據工研院電光所構裝技術組組長駱韋仲表示，其專利佈局主要針對整體構裝方面，“這是最有價值的部份。”
根據市場研究機構的預測，微機電系統振盪器(MEMS oscillators)正以120%的年成長率，逐漸替代石英振盪器；還有分析機構預測，微機電系統振盪器將以四倍的年成長率成長。
德國市場分析機構Wicht Technologie Consulting (WTC)對MEMS產業的預測，即超越了先前另一家法國市場研究公司Yole Development對MEMS年成長率為30%的預測。
據WTC介紹，在消費性電子和汽車電子產品微型化生產，以及透過CMOS單晶片實現的多振盪器MEMS系統單晶片的驅動下，目前規模約250萬美元的MEMS振盪器市場，可望在2012年成長到140萬美元。2012年之後，MEMS振盪器將在手機時序晶片(timing chip)方面達到10億美元的市場價值。
許多類比訊號電路需要進行交流耦合，以便消除不必要的直流電壓或偏置電壓。交流耦合的最簡單辦法就是採用一個與訊號路徑串聯的電容器，因而形成一個單極點高通濾波器(HPF)。在本文中，我們將探討一種通用的方法，這種方法無需在訊號路徑中放置電容器就可實現高通濾波器功能。而且，我們還將進一步擴展該方法，以便製作二階或更高階的高通濾波器。
在許多應用中，實現交流耦合只需要一個串聯電容器。但在另一些應用中，這種簡單的方法可能引起音訊電路中的問題，例如HPF的極點常常需要位於10Hz以內的範圍。從降低噪音考慮，電容器必須具有低阻抗，因此，我們需要採用大電容器。然而，這樣的電容器通常也容易影響音訊訊號。
其它應用，如在自動外部除顫器(AED)的熱感測器電路中，在類比/數位轉換器(ADC)之前，必須消除輸入的直流電壓以及電路引起的偏置電壓。
根據Tech Insights/嵌入式系統設計報告(Embedded Systems Design reports)所進行的《2008年嵌入式市場研究報告》指出，嵌入式系統開發人員在2008年正為了竄升的開發專案所苦；設計人員對完成專案倍感壓力，此外報告中也指出，50%以上的開發專案沒有如期完成。
這份年度調查報告顯示，相較於自2005年以來的產品改進專案，2008年新開發專案的比例已達到歷年來的高峰；在所有開發專案中，新開發專案佔46%，其餘54%則為產品升級和改進專案。其中，改進專案中有81%採用了新軟體功能；而升級專案中有55%為採用新的處理器，39%採用了新系統邏輯。在接受調查的設計開發人員中，有62%的人參與了軟體或韌體的編寫及除錯，這也反應出新軟體特性在此所佔的比重。
有74%的開發專案涉及即時核心或性能表現，而關於網路技術的開發亦佔了61%。其中有47%的專案涉及到耐用性，同時有1/3的專案包括了電池設計、無線通訊或兩者兼具。在無線開發專案中，51%的設計偏好Wi-Fi，其次分別為藍牙27%，蜂巢式21%和ZigBee技術21%。
| 新通訊 2008 年 7 月號 89 期 | ||
| 文．黃繼寬 | ||
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| 從去年以來，記憶體產業就進入動態隨機存取記憶體(DRAM)與快閃記憶體(Flash Memory)行情持續破底的景氣冰河期。但根據WSTS統計，2007年全球半導體市場規模達到2,742億美元，其中記憶體便貢獻了503億美元，因此記憶體仍是半導體產業中非常重要的一個次領域。而在龐大的記憶體市場中，NAND快閃記憶體已大幅超越DRAM，穩居記憶體市場規模的王座。 | ||
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預計到2009年，這兩個應用就可望與MP3播放器一起扮演撐起NAND市場的三大支柱，特別是手機應用這個領域的成長速度，更是美光與各家市場研究機構最看好的成長火車頭。也因為終端應用多元化發展的趨勢終於確立，使得美光在整個記憶體市場的景氣展望仍不甚明朗的當下，仍願意斥資21.5億美元興建晶圓廠加碼擴充產能。 除了擴充產能之外，美光在產品種類的開發上也投入了許多資源，例如在智慧型手機、MP3播放機、數位攝影機等可攜式應用市場上，美光便鎖定嵌入式多媒體卡(Embedded Multimedia Card, e-MMC)產品全力投入。嵌入式多媒體卡運用多晶片堆疊封裝技術(Multiple Chips Packaging, MCP)，目前可以在1.47毫米(mm)厚的單一封裝內堆疊8枚NAND快閃記憶體晶粒與一枚控制晶片，在不久的將來，美光計畫進一步將其厚度縮減到1.2毫米，以符合系統設計近來流行的超薄需求。Kilbuck表示，由於e-MMC在單一封裝中整合了快閃記憶體與控制器，因此嵌入式系統設計者在採用這種產品之後就可以不必考慮處理器與NAND快閃記憶體互動的細節。例如記憶體區塊管理與糾錯功能，這些都可以由封裝內的MMC控制器來負責。這將使設計團隊可以更輕鬆地將大容量記憶體整合到系統設計中。 除了易於設計外，Kilbuck還強調，e-MMC不像SD卡(Secure Digital Card)與MS卡(Memory-stick Card)有棘手的授權問題，再加上這個標準除了美光之外，還獲得像是三星(Samsung)等其他快閃記憶體供應商的支持，因此e-MMC肯定將成為這類以堆疊封裝方式出貨的快閃記憶體未來的主流標準之一。 |
| 新通訊 2008 年 7 月號 89 期 | ||
| 文．黃繼寬 | ||
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| 隨著半導體製程持續向深次微米推進，高昂的製程研發成本與光罩費用已經成為採用先進製程的最大門檻。事實上，自從半導體製程進入90奈米世代之後，能跟上製程技術發展腳步的半導體元件廠商就已呈現銳減的態勢。而這樣的大環境對也為向來最先進製程技術的可編程邏輯元件產業，帶來新的機會與挑戰。 | ||
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PLD產業進入門檻持續提高 也因為整個PLD市場的成長速度幾乎是整個半導體產業成長速度的兩倍以上，使得許多創投公司非常熱衷於投資PLD產業的新創公司。Daane也注意到這個趨勢，但他對這些新創公司的未來並不看好。Daane指出，光是過去幾年，創投投入PLD產業的投資金額就高達10億美元。也由於創投的大力支持，近年來市場上 出現了許多新面孔。然而，PLD市場的風貌並沒有因為這些新創公司的加入而出現太大的轉變。事實上，光Altera與賽靈思(Xilinx)就已經分食了超過八成的PLD市場，而市場前三大供應商囊括九成PLD市場的現象也已經存在相當多年了(圖2)。
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| 新通訊 2008 年 7 月號 89 期 | ||
| 文．侯俊宇/黃繼寬 | ||
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| 向來在個人電腦與行動通訊市場上各自耕耘的x86處理器與ARM處理器陣營，在今年的台北國際電腦展上卻擦出火花。在英特爾與威盛電子各自推出凌動與Nano處理器，並試圖以此平台切入向來只有行動通訊領域的廠商在耕耘的口袋型連網裝置的地盤。個人電腦與行動通訊這兩大電子產業鏈在行動上網裝置市場激烈的競爭即將開打。 | ||
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如Atom乃以先進製程45奈米High-k金屬閘極技術為基礎，就是瞄準Netbook與Nettop市場。英特爾資深副總裁暨微型移動裝置事業群總經理Anand Chandrasekher(圖1)指出，以英特爾的平台，在效能相同或更佳的情形下，耗電將是現今平台的十分之一，特別在新興與成熟市場都將大有商機。Chandrasekher解釋，Netbook採用堅固且小型化的設計，提供無線連結的自由與彈性，而Nettop則是可靠的運算裝置，價格經濟實惠且可在家庭中使用。Chandrasekher強調，Netbook與Nettop非常適合上網，可用於教育、觀看相片與視訊、社交、網路電話、電子郵件、訊息、上網瀏覽與其他網路活動、以及基本的應用，因此也是英特爾視為帶來下一波商機的所在。 一般來說，英特爾定義的Netbook，配置包括1.6GHz的Atom處理器N270、Mobile Intel 945GSE Express Chipset與ICH7M、7～10吋螢幕、802.11b/g無線區域網路(WLAN)、迷你鍵盤、記憶體運行時脈為400MHz或533MHz記憶體、容量為256M～512MB、採用Linux或微軟(Microsoft) Windows XP Home作業系統、以快閃記憶體為基礎，容量2～4GB的儲存系統、沒有硬碟或光碟機，售價約250美元。 Chandrasekher解釋，由於採用High-k金屬閘極45奈米製程技術，因此Atom耗電量低、封裝尺寸小、產生熱量少；再加 上Mobile Intel 945GSE Express Chipset，同樣專為小型電腦設計，因此除內建繪圖、多個輸入/輸出埠及高傳真音訊外，在小尺寸、低耗電上也有優勢。 筆電大廠先後投入 英特爾成最大贏家 |
一項學術研究計畫──Blue Brain Project的諮詢理事會(advisory)主席Robert Bishop表示，對人腦以及地球氣候進行模擬，是目前在科學上的兩個最重要的挑戰。該研究計畫是由瑞士的洛桑聯邦高等工業學院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)以及IBM於兩年前展開的，雙方將合作進行人腦的模擬。而接下來該計畫又納入了NEC的Earth Simulator。
「為期十年的Blue Brain Project目前正在起始階段，仍有很長的路要走。」Bishop同時亦是一家位於瑞士日內瓦之諮詢公司的總裁；他在接受《EE Times》採訪時表示：「該研究計畫需要經過6至7個步驟，從哺乳動物鏈上的鼠類、貓科動物、靈長類動物，一直到最後進行人腦的研究，每個步驟要解決的問題會越來越複雜。」
「如果我們能夠精確地掌握人腦的結構和功能，那未來就相當有可能在半導體設計中模仿人腦的功能；」Bishop補充：「而如果我們能夠掌握地球的細部構造和與星球特性，未來我們就能在自然災害發生前進行預測。」
在今年的VLSI WEEK大會上，如何突破‘後CMOS時代’半導體產業挑戰，以及因應各種消費及嵌入式設計興起，致使需求日益提升的‘高壓電子元件’，成為大會上主要討論的兩大主要議題。
由台灣工研院(ITRI)與國際電機電子工程師學會共同舉辦的VLSI WEEK今年已邁入第25屆，在超過半世紀的半導體發展歷史中，VLSI大會一直以探討超越當前5~10年的先進技術而成為整個半導體產業矚目的焦點。
然而，在2000年以後，半導體業面臨著獲利急速衰減、產品生命週期日益縮短、開發新材料，以及諸如經濟成長趨緩、原物料上漲，甚至次級房貸衝擊等經濟面的不同挑戰。這使得業者們面臨的情況不再僅側重於製程或材料科技的突破，而是必須從基本經濟環境開始，考量整體產業變遷並尋找新興需求，以應對產業景氣變化。
| 新通訊 2008 年 6 月號 88 期 |
| 文．侯俊宇 |
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| 近年來能源議題全球矚目，除了個人電腦、企業用伺服器的用電，直接影響能源價格與短缺的波動之外，可攜式裝置在功耗上的表現，也牽動終端產品的使用壽命。再加上燃料電池的崛起，更加刺激相關業界對替代能源的重視，也證實半導體業者對此議題的關注程度。 |
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| 近期國際油價節節高升，有專家表示，2007年上半年油價有可能升破每桶120美元，進而引發國際性的能源短缺。再加上綠色環保議題當道，半導體業者無不同心協力，致力於節能技術的研發。
奇夢達鑽研先進製程 有效節約用電 儘管深陷獲利衰退泥淖，記憶體廠商奇夢達(Qimonda)依舊致力於先進製程之研發，並於日前透露，其先進技術不但可縮小尺寸、減低功耗，更有機會一舉扭轉虧損情勢，創造全新商機。 奇夢達總裁暨執行長羅建華(Kin Wah Loh)在日前宣布該公司之全新技術藍圖時表示，這項名為埋入式閘極字元線連結(Buried Wordline)的技術，除將在46奈米以下製程，於縮小尺寸上有所進展之外，由於尚具有低功耗之特性，因此將可再次拓展奇夢達多元化產品組合，進而帶來更多營收。 奇夢達北美區行銷副總裁Tom Trill解釋，58奈米已為溝槽式(Trench)技術發展的最後階段，顯示溝槽式技術的發展已達上限，未來在58奈米以下的製程將以堆疊式(Stack)技術為唯一方向。而由於Buried Wordline將字元線埋在晶圓表面之下，使線路排列更為緊密，因而縮減尺寸，並有效節省生產成本(圖1)，在58奈米以下將搶占不少市場。
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惠普實驗室(HP Labs)的資深院士R. Stanley Williams不久前成功地證實了有關「憶阻器(memristor)」的學說──所謂的憶阻器是指電子電路中除了電阻、電容與電感之外的第四種被動元素，早在1971年就由美國加州柏克萊大學教授Leon Chua所提出，不過當時僅是初步發現，直到日前才由HP正式發表。而此一成果也意味著相關教科書必須重新改寫。
憶阻器概念的創始人Chua表示：「我的處境跟1869年發明化學元素週期表的俄羅斯化學家Dmitri Mendeleev很類似；Mendeleev當時假設該週期表上有許多失落的元素，而現在所有的化學元素都已經被發現了。同樣的，來自HP Labs的Stanley Williams發現失落的電路元素──憶阻器。」
Chua當時是以數學推論電子電路在電阻、電容與電感之外還有第四種元素；他將之命名為憶阻器的緣故，是因為該元素會透過電阻的改變「記憶」電流的變化。而現在HP則宣稱發現了首個憶阻器的實例──它是由一片雙層的二氧化鈦(bi-level titanium dioxide)薄膜所形成，當電流通過時，其電阻值就會改變。
