AI商机热 算力需求升 宜特先进封装异质整合分析服务布局显效益

宜特科技材料分析工程处协理许如宏（左）与故障分析工程处处长沈士雄（右）指出，半导体新技术必须匹配完善的分析技术，方能确保产品品质与可靠度。DIGITIMES摄

永远追求极致效能、微小体积与最低功耗的半导体制造产业，近年来持续精进各种技术，除了微缩制程与化合物半导体两大重点趋势外，先进封装异质整合技术更随着AI热潮成为近期市场追逐焦点。不过上述三大技术都必须匹配完善的材料分析（MA）与故障分析（FA）机制，方能确保产品品质与可靠度，在半导体分析已有丰富专业经验的宜特科技，就提供了可满足此领域客户不同需求的各种解决方案。

专业经验打造新技术 克服新制程分析挑战

先从微缩制程谈起，近两年AI发展逐渐加速，各类电子设备与场域系统对IC的算力需求越来越高，为满足市场需求，半导体制造业者大力投入先进制程研发，其中3纳米制程已于2022年底量产，2纳米制程也预计2025年开始量产。微缩制程和高密度元件为半导体的故障分析和材料分析方面带来各种挑战，宜特科技故障分析工程处处长沈士雄指出，元件尺寸变小后，内部各种结构会更为细密，失效点也会同样细小，分析时必须有不同于以往的技术与方式，才能因应挑战。

新制程带来新分析技术需求的状况也发生在异质整合和化合物半导体领域，沈士雄进一步指出，微缩制程、先进封装异质整合、化合物半导体都会带来不同于传统制程的故障形式。传统制程的故障通常是断路、短路或漏电等问题，新制程则会出现不同状况，例如须堆叠不同材料的异质整合先进封装制程，材料之间不同的扩散、膨胀系数有可能造成机械性压力，影响整体IC运作，由于使用的材料多元，再加上异质整合的3D IC架构复杂，相较于传统2D IC只需检查一层就能找到问题，异质整合3D IC的故障分析必须厘清材料本身性质、制程中的机械压力、热效应，还要逐层检查3D架构，找到失效位置，因此难度相当高。

要克服此挑战，必须有仪器配备完整的实验室与丰富的分析专业经验。以常导致元件失效的热效应为例，一般会先使用热像仪找出结构中的聚热位置，如果仍无法厘清问题所在，就须透过穿透式显微镜（TEM），进行更深层微观的材料分析。不过在分析服务产业，精密仪器只是基本条件，宜特科技材料分析工程处协理许如宏点出，要有精准结果，还需要丰富的分析经验。

许如宏接着表示，一般而言，手上的信息越丰富，分析结果就越精准，但机敏性远高于其他领域的半导体产业，客户愿意提供的细节信息相当有限，要在此态势下仍能做出符合客户期望的分析结果，就需有不同的专业做法。

对于半导体分析服务机制，沈士雄以医疗行为与流程为比喻。一般人不舒服时会先挂号家医科，该科医师会先听诊、视诊或使用各种仪器做初步检查，找出病因后再将病人转诊至对应科别，由专科医师对症治疗。宜特的分析服务也是相同作法，沈士雄表示，当产品失效，客户往往难以判断故障点何在，此时宜特科技会有单一窗口负责收件，先进行初步诊断再移送至对应的实验室，在此作法可解决以往必须在各分析流程中不断试错，才能找出故障原因的效率不彰问题，大幅缩短产品分析时间。

另外在医院的医治前照射X光或超声波时，必须尽可能保持病人身体的完整性，避免检查仪器影响观察部位，分析服务也是相同概念。不过随着半导体制程微细化，不破坏测试的难度越来越高，宜特科技的特殊技术与方式，可先以大范围定点分析、层层剥除的方式确认问题所在，再视状况进行有限破坏或非破坏分析，完成绝大多数分析工作，得出精准结果。

汇整多年分析专业 提供一条龙整合性解决方案

除了协助客户快速厘清产品异常原因，，许如宏指出，产品是整体结构，故障分析与材料分析不仅要各司其职，还需彼此紧密互动连结，才能厘清失效原因。在分析过程中，故障分析主要从机构、电性等较大层面找出问题根因，材料分析则深入分析材料性质，确保材料或元件的品质和性能符合需求。

许如宏接着表示，能够提供整合性解决方案的背后，必须有高度的专业视野为基础，他以穿透式电子显微镜（TEM）为例，此一显微镜虽可深入材料最内部，但结果必然是微观，此时必须微观与宏观两端结果相互检视、来回印证，因此材料分析与故障分析也需紧密配合，才能找出真正的故障因素。

为提供客户最佳整合性解决方案，宜特科技从多处着手，强化团队能力。首先是持续投资硬件设备，建构完善分析环境，其次是提升团队人才的质与量，在透过积极参与学术研讨会、与学研单位进行交流合作等方式培育人才的同时，也吸纳业界专家加入团队。

除了投资硬件、培育人才外，沈士雄提到宜特科技的另一重点布局是善用数据科学。他指出现在数据量越来越庞大，数据分析与处理更为重要。宜特科技利用AI自动量测技术，有效降低人为误差。自动量测技术与穿透式电子显微镜（TEM）整合后，不仅可精准测量晶粒和纳米颗粒的大小、形状和分布状态，还可量测薄膜层的厚度与宽度，借此持续产出大量的纳米级元件数据，提高制程良率并开创新商机。

放眼未来发展，除了微缩制程、先进封装异质整合、化合物半导体，还将有更多新技术问世，对此沈士雄指出，宜特科技将以建构完善硬件环境、培育跨域人才、创新分析技术的不变之道，因应快速变化的半导体产业，以专业分析服务，成为客户竞逐市场的最强助力。