全球球最大半導體設備商應用材料 (Applied Materials) 表示，隨著物聯網、人工智慧興起，晶片需求將進一步提高，同時也推動半導體產業成長，預計在 2030 年產值會突破 1 兆美元。但在滿足這些晶片需求的同時，晶片製造商也面臨維持創新步伐的重大挑戰。而為了因應這樣挑戰，應材宣布在未來 7 年內投資 40 億美元成立 「設備與製程創新暨商業化（Equipment and Process Innovation and Commercialization, EPIC）」 中心 （以下簡稱為 EPIC中心）。

應材台灣區總裁余定陸表示，當前半導體面臨的這些挑戰可從五大層面來闡述，首先是製造技術複雜性 （Complexity） 提高，製程步驟不斷增加。其次是成本 （Cost） 提高，前五大晶片製造商、設備製造商每年研發總支出超過 600 億美元，這些支出需更具效益。第三是研發和生產的節奏 （Cadence） 變快，開發、商業化所需時間越來越長，必須加速才能因應市場所需。

再來，第四是碳排放 （Carbon Emission），從 14 奈米到 2 奈米，每個技術節點的碳排放都會加倍成長，如果不採取因應措施，碳排到 2030 年以前將再增加四倍，兩倍來自產業的成長，另外兩倍來自製程複雜性。第五是大學畢業生 （College Graduates） 人才緊張，目前接受培訓成為下一代創新者、技術人員和領袖的人才尚不足，產業需要 100 萬位新鮮人投入。

余定陸指出，為因應上述五大挑戰，應材宣布投資數十億美元，成立 EPIC 中心，攜手晶片製造商、大學和生態系夥伴應對挑戰，以新模式打破傳統孤島，並把半導體產業現行協作過程由串行 （serial） 轉變為攜手並行 （parallel），協助業界將創新技術從概念到商業化的所需時程減少 30%，提高商業成功率以及研發投資回報。

余定陸還強調，這項公司有史以來最大的基礎建設投資，EPIC 中心佔地達 18 萬平方英尺 （超過三美式足球場大小，約 16,723 平方公尺），內含最先進的無塵室，預計未來 7 年增加資本支出 將達到 40 億美元，營運前 10 年研發投資將超過 250 億美元。

另外，EPIC 中心為世界上規模最大的設施聚焦在半導體製程科技、製造設備研發的協作預計在 2026 年初完工。而中心當中也首度把協作模式導入半導體設備領域得上遊晶片製造商研發時最廣泛且最先進的設備，組合晶片製造商首度在設備供應商的研發廠房內有專屬空間。未來還將強化與大學的連結大學研究人員可以使用工業規模級設備，並培養半導體產業所需人才。預計 EPIC 中心創造新就業機會矽谷新增 2,000 個工程職務，而建設期間則僱用 1,500 個營造相關職位。

應材也進一步指出，EPIC 中心具備多種反應室，最多容納六個晶圓批次裝載埠，搭載四至十二個製程室，適應不同工作負載。支援小型至大型室，包括原子層沉積、化學氣相沉積、磊晶和蝕刻等。透過 IMS 在單系統完成多連續晶圓步驟，協助創新開發電晶體、記憶體、佈線，提升效能、功率，有效防止微粒和缺陷影響良率。

未來期望能透過機器學習和人工智慧，加速開發製程配方，優化晶片效能、功率和製程容許範圍 （process window）。智慧控制負載鎖定 （load locks） 最佳化抽排氣時間，減少微粒、缺陷，提高良率。平台機器手臂可自動校準，縮短啟動時間 75%，降低人工幹預，提高運作率，預測維修需求。

最後，透過改善平台對能源密集型附屬製造區 （Sub-Fab） 組件的使用方式，與過去平台相比能耗降低 35%，協助晶片製造商減少範疇一、範疇二碳排放。透過 Vistara 平台，每片晶圓還可減少 0.58kWh 的耗電；此外，減少無塵室佔地面積達 30%，基於此可同步減少水泥、鋼鐵等建材使用。助力每月生產 10 萬片投產晶圓 （WSPM） 的晶圓廠，節省 100 公噸碳排放。

(首圖來源：科技新報攝)