領袖觀點｜ALD 原子層沉積技術引領半導體產業革命

前言
在這個數位時代，半導體技術的進步如同人類文明的脈搏，不斷推動著我們的世界向前發展。從智慧型手機到物聯網，從雲端運算到人工智慧，半導體無處不在，塑造著我們的未來。然而，隨著技術的不斷演進，我們正站在一個關鍵的十字路口：傳統的摩爾定律面臨挑戰，而新興的原子層沉積（ALD）技術正在開闢一條全新的道路。
本文將帶您深入探討半導體產業的最新發展趨勢，從摩爾定律面臨的瓶頸，到突破性的原子層沉積技術（ALD）如何開創新紀元。我們將解析ALD技術在3D封裝、OLED顯示面板和第三類化合物半導體等領域的關鍵應用，以及它如何推動整個產業向前邁進。
在全球競爭激烈的半導體設備市場中，臺灣本土企業旭宇騰如何與工研院合作，以創新技術挑戰國際龍頭的壟斷地位。展現了臺灣在全球半導體產業鏈中的戰略地位和創新實力。
半導體產業的演進：從摩爾定律到原子層沉積技術的新紀元
半導體產業指導方針，摩爾定律及其面臨的挑戰
Intel創辦人之一高登摩爾（Gordon Moore）於1965年提出半導體技術發展將以摩爾定律來持續演進，其核心觀點是：積體電路上可容納的電晶體數目約每隔18個月便會增加一倍，效能也隨之提升。這一觀點在過去數十年中成為半導體產業的指導原則，驅動了晶片技術的快速進步與成本下降。然而，隨著技術進一步縮小至奈米級別，摩爾定律開始面臨諸多挑戰，主要包括物理極限、製造成本和熱管理問題。首先，當電晶體尺寸縮小至幾奈米時，量子效應和漏電流顯著增加，造成技術瓶頸。其次，先進製程技術的研發和生產成本大幅上升，要求更高的資本投入。最後，更高的電晶體密度導致功耗和熱量增加，使得晶片的散熱技術要求更高。
超越摩爾定律，開創半導體技術的新紀元
為應對摩爾定律面臨的挑戰，超越摩爾定律（More than Moore）應運而生。這一概念不僅追求更小的尺寸和更高的效能，還強調功能多樣化和整合性。其主要內容包括：首先，異質整合技術將不同功能的元件（如數位、模擬、射頻、光電等）集成在單一晶片或封裝中，實現更高的運算效能和功能多樣化；其次，探索和應用新材料（如高介電材料、石墨烯、奈米碳管等）和新結構（如FinFET、GAA等），以突破傳統矽基技術的限制；最後，先進封裝技術（包括2.5D和3D封裝技術）通過垂直堆疊和密集互連，以實現更高的性能和更小的尺寸。
原子層沉積技術，實現超越摩爾定律的關鍵
在這一背景下原子層沉積技術（Atomic Layer Deposition, ALD）成為實現「超越摩爾定律」目標的關鍵技術之一。ALD技術以原子級的沉積優勢，已成為半導體製程中的核心技術。根據市調機構Mordor Intelligence最新市場預測，全球ALD設備市場規模預計到2029年將達到201.4億美元[1]，從2024年至2029年的年複合成長率（CAGR）高達17.02%，顯示出其在半導體前段製程設備中成長最快的；相比之下，化學氣相沉積（CVD）的年複合成長率僅為5.9%。這一趨勢不僅反映了ALD技術在解決傳統技術瓶頸方面的優勢，也突顯在未來半導體產業中的巨大潛力和戰略重要性。