比米粒還小，「多感測整合單晶片」領台灣 IC 產業趕上物聯網熱潮

下一波科技發展重點，也就是所謂的 the Next Big Thing 就在物聯網，然而在賦予物件感知能力的「感測器」市場，半導體王國台灣卻缺席了。國家實驗研究院晶片系統設計中心整合國內強大的 IC 設計、製程、封測技術，開發出世界首創「多感測整合單晶片」，取代過去功能單一的感測器晶片，能滿足更小、更便宜、更省電、更符合穿戴式裝置和物聯網裝置的需求。

整合多個感測器於一顆晶片上，小、省電、又便宜

感測器可以分為三大類，分別是運動類、環境類、生醫類，受限於結構的可動作性與否，以及三種不同的電擊金屬，每類感測器的生產皆須採用不同製程，因此握有感測器技術的國外大廠多是將單一感測器製作為一顆晶片。在這樣的情況下，一個裝置可能需要多個感測晶片，再加上通訊晶片、處理器，堆疊之下體積變得較大，耗電量也會比較多，價格也較昂貴。

為了在技術上搶進，國研院晶片中心開發的多感測整合單晶片技術，將感測器的微機械結構與 IC晶片整合成單晶片，如此一來，只要一個製程就能將多種感測器，連同於無線通訊、處理器、記憶體製作於同一顆 IC 晶片裡，實現體積更微小、更便宜、更省電的目標。

▲傳統搭載多個感測器晶片的感測器系統，與多感測整合單晶片相較起來體機差很多。（Source : 國家實驗研究院）

國研院晶片中心展示一顆整合 3 個運動感測器的晶片，其體積只有米粒的一半大小，若放在戒指、耳環、手錶等穿戴式裝置上，不會顯笨重，且晶片中心蔡瀚輝博士指出，一顆晶片成本甚至不到 1 美元。

而這項多感測整合單晶片技術為台灣自主技術，目前取得 7 件台灣專利和 6 件美國專利，另有其他申請中的專利。

▲圖中米老鼠圖型上的一個方塊，為國研院開發的運動感測整合單晶片，大小只有米粒的一半。（Source : 科技新報攝）

感測器市場上看 240 億美元，台灣 IC 產業不容錯過

國研院拿出數據指出，到 2019 年感測晶片的產值經達 240 億美元，然在全球半導體 IC 設計產業市占率達 12% 的台灣，在感測晶片設計產業中的市占率僅不到 1%；在 IC 製造市占率台灣也高達 60%，但感測晶片製造市占率僅 15%。甚至說，全球前 30 大的感測器公司，沒有一間是台灣公司。

國研院這套多感測整合單晶片技術以合作的方式，持續與台灣產學界研發單一標準製程、更好的感測器，以及針對不同需求開發搭載不同感測器的單晶片，目前合作單位超過 10 個，包含設計、製程、封測的布局，也進入測試、量產階段。

像在製程方面與國內晶圓廠、封裝廠合作；感測器設計與學術界合作；晶片設計方面則是以付費授權方式提供平台與技術，協助 IC 設計公司設計感測器和單晶片，乃至於最後產品的開發。

蔡瀚輝指出，台灣自主研發的感測器效能已不輸給國外大廠，配合台灣半導體製造優勢，要讓台灣在感測器市場中追上國外大廠，趕上穿戴式裝置和物聯網熱潮，為台灣 IC 產業開啟新契機。

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