ERIC LIN 三星聯手MIT蓋「樓中樓」，意圖繞過台積電的護城河CoWoS技術 2025 ERIC LIN報導. the Chiplet Revolution ?2019

ERIC LIN 三星聯手MIT蓋「樓中樓」，意圖繞過台積電的護城河

台北信義區的房價之所以貴，是因為土地有限，這道理放在半導體晶片上完全適用。過去五十年，工程師都在做同一件事：把電晶體做小，好在同樣大小的矽晶圓上擠進更多開關。

但現在這條路越來越難走，昂貴的微影機與逼近物理極限的線寬，讓平面微縮的成本高到令人窒息。既然平面蓋不下，往天空發展似乎是唯一解方，但這正是困擾半導體界多年的噩夢。

【攝氏400度的冷靜革命】

要在晶片上蓋樓非常困難，原因出在溫度。傳統矽電晶體的製造過程動輒超過攝氏1000度，這高溫足以把已經蓋好的一樓（邏輯電路）與昂貴的金屬導線燒毀。這就像你想幫房子加蓋，但施工工法卻可能會先把客廳燒成灰燼。

MIT、滑鐵盧大學與三星電子共同發表的最新研究，正是為了解決這個熱預算難題。他們利用「非晶氧化銦」與「鐵電氧化鉿鋯」這類特殊材料，成功在攝氏400度以下的低溫環境中，直接在晶片後段製程的金屬層上長出垂直的電晶體。這相當於發明了一種冷焊技術，讓工程師能在精密脆弱的電路迷宮屋頂上安全施工，實現真正的單晶片3D堆疊。

【三星的算盤：一體成形的終極野望】

三星之所以大力投入這項研究，動機非常單純且充滿野心：這是他們發揮「 IDM（垂直整合製造）」優勢的絕佳破口。三星同時擁有頂尖的記憶體與邏輯製程技術，MIT這項能在邏輯晶片上方直接堆疊記憶體單元的技術，簡直是為三星量身打造。

想像一下，目前的電腦架構是運算與記憶分家，資料必須透過匯流排跑來跑去，耗電又佔空間。三星的願景是利用這種低溫製程，直接把高密度的記憶體蓋在處理器頭頂上。

這不僅是物理距離的歸零，更是效率的飛躍。對於急欲在AI晶片戰場翻身的三星而言，若能率先量產這種「邏輯+記憶體」一體成形的超級晶片，將是擺脫良率泥淖、在效能上直接超車的殺手鐧。

【台積電的聯盟：搭橋比蓋樓更務實？】

回到您的提問，台積電與美光、SK海力士的聯盟能否達到類似效果？答案是肯定的，但路徑截然不同。如果說三星與MIT是在搞「樓中樓」的內部改建，那麼台積電目前的CoWoS先進封裝技術，就是在蓋「空中光廊」。

台積電不生產記憶體，因此他們選擇專注於連結。透過CoWoS技術，台積電將自家的邏輯晶片與SK海力士、美光生產的HBM（高頻寬記憶體），像積木一樣並排放在一塊矽中介層上，並透過極高密度的線路將兩者連通。這雖然不是疊在一起，但透過超短距離的水平連結，依然能達到極致的傳輸速度。

這兩種策略各有千秋。台積電的「搭橋」策略技術成熟、風險低，且能靈活搭配不同廠牌的記憶體，是目前Nvidia與AMD等巨頭的首選。三星與MIT的「蓋樓」策略雖然理論效能更高（連橋都不用了），但製程複雜度與散熱挑戰極大。

現階段來看，台積電的生態系聯盟依然是AI晶片的主流選擇，但三星正試圖透過材料科學的突破，定義下一個世代的遊戲規則。

若三星取得成功，那麼未來的晶片戰爭，三星在晶圓代工的地位將可能重新獲得肯定。

#摩爾定律, #台積電, #三星, #先進封裝, #3D晶片, #MIT

Chiplet - WikiChip

https://en.wikichip.org/wiki/chiplet

Jan 28, 2019 - A chiplet is an integrated circuit block that is part of a chip that consists of multiple such chiplets. In such chips, a system is subdivided into ...

‎Overview · ‎Motivation

To Keep Pace With Moore's Law, Chipmakers Turn to 'Chiplets' | WIRED

https://www.wired.com/story/keep-pace-moores-law-chipmakers-turn-chiplets/

Nov 6, 2018 - The new approach comes with a snappy name: chiplets. You can think of them as something like high-tech Lego blocks. Instead of carving new ...

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Web results

Intel's View of the Chiplet Revolution - IEEE Spectrum

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/.../intels-view-of-the-chiplet-revolutio...

1 day ago - Ramune Nagisetty is helping Intel establish its place in a new industry ecosystem centered on chiplets.

Chiplets are a way to make systems that perform a lot like they are all one chip, despite actually being composed of several smaller chips. They’re widely seen as one part of the computing industry’s plan to keep systems performing better and better despite the fact that traditional Moore’s Law scaling is nearing its end. Proponents say the benefits will include more easily-specialized systems and higher yield, among other things. But more importantly, they might lead to a big shift in the fabless semiconductor industry, where the targeted end-product might become a small, specialized chiplet meant to be combined in the same package with both a general purpose processor and many others specialty chiplets. Ramune Nagisetty, a principal engineer and director of process and product integration at Intel’s technology development group in Oregon, has been working to help develop an industry-wide chiplet ecosystem. She told IEEE Spectrum about that and the Intel technologies involved on 21 March 2019. 

chiplet Definition from PC Magazine Encyclopedia

https://www.pcmag.com/encyclopedia/term/65621/chiplet

chiplet. A future semiconductor technology from Palo Alto Research Center (PARC), a subsidiary of Xerox, that ties together minuscule circuits no larger than a ...

長約 600 公里的量子暗號通信網，串聯東京、名古屋、大阪與神戶四地，目標在 2026 年度末前完成建置，並在 2027 年度展開實證。

 日本總務省計畫打造一條長約 600 公里的量子暗號通信網，串聯東京、名古屋、大阪與神戶四地，目標在 2026 年度末前完成建置，並在 2027 年度展開實證。這項通信網將以醫療與金融等需要高度保密的領域作為測試重點，並以 2030 年建立國產技術為目標。

日本政府已在 21 日核定的綜合經濟對策中明確提出，要加速量子暗號通信技術的成熟與實用化，也會在 2025 年度的追加預算案中編列數百億日圓作為相關經費。光纖網路由總務省旗下的資訊通信研究機構 NICT 進行運作，並與東芝、NEC 及多家通信業者合作，運用這些企業在通信設備上的世界級技術。

目前量子暗號通信的有效距離約為 150 公里，因此計畫以串接多組設備的方式延伸通訊距離，並確認多網路間或長距離通信能否穩定運作。同時也會評估管理與營運模式，研擬未來的商業方案。

高機密性領域將是主要的應用方向，包括醫療機關持有的個人基因資訊、金融機構的敏感資料與駐外單位的外交訊息等。量子暗號通信以光子載送加密金鑰，只要第三方企圖竊取內容，光子的狀態就會改變並立即被偵測，因此理論上無法被破解。

日本政府加速推動量子暗號通信的主因是「2030 年問題」。量子電腦預期在 2030 年前後進入實用階段，其高速運算將使一般加密方式更容易被破解。基於國家安全，日本政府認為必須自主掌握量子暗號相關核心技術，以應對未來的資訊安全風險。

參考資料：日經新聞

金屬有機骨架實驗 開發一種將金屬和有機分子結合在一起的新型分子結構。金屬充當節點，並透過含碳的有機分子連接起來。這些結構內部形成巨大的空隙，氣體和其他物質可以透過這些空隙流通。

 金屬有機骨架實驗  開發一種將金屬和有機分子結合在一起的新型分子結構。金屬充當節點，並透過含碳的有機分子連接起來。這些結構內部形成巨大的空隙，氣體和其他物質可以透過這些空隙流通。

Why did the Nobel Committee say they received the prize?

The scientists are responsible for developing a new kind of molecular structure that combined metals and organic molecules. The metals act as nodes and are linked up by organic molecules containing carbon. Large, empty spaces form inside these structures through which gases and other materials can flow through.

Dr. Robson first experimented with metal-organic frameworks in 1989, when he combined copper ions with four-armed molecules, the committee said. The result was a sort of crystal with large cavities, indicating that other molecules might be able to move in and out of the framework easily.

But the structure was unstable and collapsed quickly. That initial experiment was built on by Dr. Kitagawa and Dr. Yaghi, whose work from 1992 to 2003 helped stabilize the framework that Dr. Robson had created, the committee said.

諾貝爾委員會為何稱他們獲獎？

這些科學家負責開發一種將金屬和有機分子結合在一起的新型分子結構。金屬充當節點，並透過含碳的有機分子連接起來。這些結構內部形成巨大的空隙，氣體和其他物質可以透過這些空隙流通。

委員會表示，羅布森博士於1989年首次進行了金屬有機骨架實驗，當時他將銅離子與四臂分子結合在一起。實驗結果形成了一種具有大空腔的晶體，這表明其他分子可能能夠輕鬆地進出該骨架。

但這種結構不穩定，很快就會坍塌。委員會表示，北川博士和矢吉博士在最初的實驗基礎上進行了改進，他們在1992年至2003年期間的工作幫助穩定了羅布森博士創建的骨架。

林克博士將這種結構比喻為《哈利波特》系列中妙麗‧格蘭傑所使用的手提包。這個袋子外表看起來很小，但內部空間卻很大，可以容納更大的東西。

這位科學家的實驗為數千種金屬有機結構的開發奠定了基礎，這些結構在現實世界中有著廣泛的應用，例如捕獲水果釋放的氣體，使其成熟得更慢。

倫敦帝國學院的計算化學家金·傑爾夫斯（Kim Jelfs）表示，這「激發了一個全新的領域」。 「現在有很多人在這個領域工作，」她說。

在化學中，分子會以不可預測的結構排列。傑爾夫斯博士說，科學家們能夠將金屬和有機分子組合成“構建塊”，這樣即使簇的大小發生變化，你仍然可以獲得相同的結構，但內部的空腔更大。

她說，在化學領域，這種程度的控制「一直是個挑戰」。 “所以這也是令人興奮的一部分。”

Dr. Linke likened the structure to the handbag used by the character Hermione Granger in the “Harry Potter” series. The bag looks small on the outside, but has space on the inside to fit larger stuff.

The scientist’s experiments laid the foundation for the development of thousands of metal-organic structures with many real-world applications, like trapping gas emitted by fruit so it ripens more slowly.

It “has “sparked a whole field,” said Kim Jelfs, a computational chemist at Imperial College London. “There’s an enormous number of people that work in this area now,” she said.

In chemistry, molecules arrange themselves in unpredictable structures. The scientists were able to combine metals and organic molecules as “building blocks,” so that even if the size of the clusters change, you would still get the same structure but with larger cavities inside, Dr. Jelfs said.

That level of control within chemistry has “always been a challenge,” she said. “So that’s part of the excitement.”

小號鉍晶體 CHIP 據說比 INTEL 公司的晶片 40 %更快 10% 省電

 

小號鉍晶體

鉍 (Bi) 是一種重而脆的後過渡金屬，原子序數為 83，是唯一無毒的重金屬。它被用於治療消化問題的非處方藥 Pepto-Bismol，作為合金和其他產品中鉛的無毒替代品，以及化妝品和電子產品。鉍具有獨特的銀白色金屬光澤和虹彩般的光澤，通常是鉛礦石加工的副產品。

關鍵特性

化學符號：Bi

原子序數：83

物理外觀：一種脆性的銀白色金屬，具有金屬光澤和虹彩般的光澤。

密度：比鉛重。

毒性：唯一無毒的重金屬。

熔點：與其他金屬相比，其熔點相對較低。

導電性：金屬的熱導率和電導率異常低。

用途

醫藥：用於治療消化不良、腹瀉和潰瘍的藥物，例如次水楊酸鉍（Pepto-Bismol）。

合金：用於焊料、其他一些合金以及冶金添加劑。

鉛替代品：作為鉛的無毒替代品，廣泛應用於陶瓷釉料、魚墜和管道等產品。

化妝品和電子產品：用於某些化妝品和電子產品。

賦存狀態

鉍天然存在，其硫化物和氧化物是重要的商業礦石。

它通常是鉛礦石加工的副產品。

趣聞

鉍是一種氮族元素，與砷和銻具有一些相同的化學性質。

它是元素週期表中最重的元素，被認為是穩定的，儘管從技術上講它具有放射性，半衰期極長。

AI Overview

Bismuth (Bi) is a heavy, brittle, post-transition metal with atomic number 83, known for being the only non-toxic heavy metal. It is used in over-the-counter medications like Pepto-Bismol to treat digestive issues, as a nontoxic alternative to lead in alloys and other products, and in cosmetics and electronics. Bismuth has a distinctive silver-white metallic luster with an iridescent tarnish, and it is often found as a byproduct of lead ore processing.  

Key Properties 

• Chemical Symbol: Bi
• Atomic Number: 83
• Physical Appearance: A brittle, silver-white metal with a metallic luster and an iridescent tarnish.
• Density: Heavier than lead.
• Toxicity: The only non-toxic heavy metal.
• Melting Point: Has a relatively low melting point compared to other metals.
• Conductivity: Unusually low thermal and electrical conductivity for a metal.

Uses

• Medicine: A key ingredient in medications for digestive upset, diarrhea, and ulcers, such as bismuth subsalicylate (Pepto-Bismol). 
• Alloys: Used in solders, some other alloys, and as a metallurgical additive. 
• Lead Replacements: Explored as a nontoxic substitute for lead in products like ceramic glazes, fishing sinkers, and plumbing. 
• Cosmetics & Electronics: Used in some cosmetic products and in electronics. 

Occurrence

• Bismuth naturally occurs, and its sulfide and oxide forms serve as important commercial ores. 
• It is often extracted as a byproduct of processing lead ore. 

Interesting Facts

• Bismuth is a pnictogen and shares some chemical properties with arsenic and antimony. 
• It is the heaviest element in the periodic table that is considered stable, although it is technically radioactive with an extremely long half-life.