推广逻辑硬件概念 成真首次参与SEMICON TAIWAN 2023

成真董事长林茂雄博士。DIGITIMES摄

SEMICON TAIWAN自举办以来，参展厂商多以半导体、自动化设备与材料业者为主，其次则由如EDA、芯片业者穿插其中。不过2023年的SEMICON TAIWAN则多了一家商业模式相当特别的公司—成真。

成真为林茂雄博士所创办，现为董事长暨发明家，同时也是哈佛大学Global Advisory Council委员、工程及应用科学学院Dean’s Advisory Cabinet成员，在半导体产业的经历长达四十年之久。林茂雄谈到，此次参展的主要目标，就是希望能寻找有资源的夥伴一起开发与生产逻辑硬盘，亦或是采取授权做法，让有资源的厂商来开发与生产逻辑硬盘。

推广逻辑硬盘，推动半导体产业再创新

逻辑硬盘（Logic Drive）对于整个产业界来说，是全新的名词。林茂雄解释，随着制程不断演进，开发一颗5nm以下的芯片，所需的花费动辄上亿美元，这对芯片创新研发来说，是一道极高的进入障碍。若无法解决，所有的芯片设计人才只能往大型的半导体公司移动，对于整体半导体产业的发展，很难再有革命性的突破。

但另一方面，林茂雄也观察到，在制程进入10nm后，FPGA（可编程逻辑闸阵列）在某些应用上，其效能可以与业界所熟知的GPU互补，甚至互相抗衡，尤其是在网络（networking）及AI的推论算力（inference）更是如此。再加上FPGA先天的可编程特性，开发者能弹性地开发出各式各样的系统，这是既有的ASIC或是CPU/GPU等芯片所办不到的。

林茂雄说FPGA具有类似人脑的可塑性（plasticity）及整合性（integrality），更形容FPGA宛如文艺复兴时期的李奥纳多达文西，是绘画音乐艺术家，也是解剖生理学家；是几何数学家，也是土木工程建筑家；是精通天文、气象、地质、光学、力学的科学家，也是谙熟动物、植物的生物学家，在许多领域都有重大的成就。

因此，林茂雄提出一个全新的构想，将10nm以下先进制程制造的FPGA芯片标准化，并搭配一颗非挥发性存储器芯片来储存FPGA的组态（configuration），然后以多芯片封装制程加以封装，形成类似固态硬盘的产品，故取名为逻辑硬盘。这就像固态硬盘储存记忆数据一样，可改变及储存记忆数据；只是逻辑硬盘改变及储存的是逻辑运算而已。芯片设计高手只需购买逻辑硬盘，开发组态软件程序，就可以改变逻辑硬盘的硬件线路，然后打上自家的标识（logo），即可把逻辑硬盘当成ASIC芯片贩售。
何谓将FPGA芯片标准化？意即仅保留FPGA芯片原本既有的可编程电路，将I/O电路与控制电路移出，形成逻辑硬盘内的I/O及控制芯片。如此一来，它就能形成标准的大宗产品，量产上较为容易，芯片的成本也能大幅降低。

林茂雄进一步谈到，就概念上，采取一颗乃至于多颗芯片封装是相当弹性的做法。换言之，逻辑硬盘可视运算的需求情况，放入数量不等的标准化FPGA芯片。

打造大众创新平台，突破现有挑战

林茂雄希望藉由推广逻辑硬盘，打造出一个大众创新平台，让99%的平民大众透过逻辑硬盘也能参与1%的贵族游戏，真正发挥10nm以下制程的威力；同时，以逻辑硬盘制作的产品可以重复使用（Re-Use），对环保也会有所贡献。他不讳言，以他这几年的观察来看，成真已慢慢摸索出市场的需求在哪，也认为这样的模式有很大的机会成功，所以才希望藉由2023年的半导体展，开始积极寻求合作夥伴。此外，成真过去七年致力于逻辑硬盘的架构及专利布局，目前已获得36个美国专利。

逻辑硬盘的概念要具体实现恐怕仍有若干困难，像是FPGA业者是否愿意投入此一领域，让FPGA能被标准化并大量生产；以及在开发工具上，是否有更友善的开发界面（像是NVIDIA的CUDA）让市场使用。但林茂雄也透露，目前已有方法能够克服，所以要实现逻辑硬盘并不困难，而成真会利用各种管道与商业模式来推广逻辑硬盘，并持续研发多芯片封装的技术专利，用于逻辑硬盘上。

多芯片封装所带来的全新摩尔定律

基于长年对多芯片封装技术的钻研及观察，林茂雄也提出：「芯片封装的摩尔定律」的概念。芯片的摩尔定律为每18-24个月单位面积内的晶体管数量会加倍；林茂雄认为原来被归类为「非摩尔定律」的芯片封装，尺寸也将逐渐微缩，走上如芯片一样的摩尔定律；在多芯片封装中，其单位体积的晶体管数量在每9-12个月就能加倍。现阶段芯片的摩尔定律面临到物理极限与成本挑战，继续微缩的难度不断提升，微缩的任务将转而落在封装身上。未来，芯片封装将逐渐主导并延续摩尔定律！

最后值得一提的是，林茂雄过去曾在IBM、AT&T贝尔实验室与台积电等大厂服务，累积长达四十年的产业经验，同时又拥有300多篇的美国专利。在几位顶尖科学家的鼓励下，决定将他四十年的经验集结出书，书名为《摩尔旅程-晶体管数目爆增的神奇魔力》。该书在8月底刚出版，以科学及工程为骨干，穿插亲身经历或见证的故事，用物理哲学的观点及文学感性的笔法，探索半导体芯片的前世今生。此书对于逻辑硬盘及芯片封装的摩尔定律有详细的阐释，在这次的SEMICON Taiwan也一并展出，欢迎各界人士前往参访。