半導體行業展現出令人驚嘆的力量，其核心驅動力就是設備創新。在當今充滿激烈競爭的企業環境中，創新成為保持競爭優勢的不可或缺的關鍵要素。

● 半導體行業的創新

在介紹半導體器件創新的本質前，先解構一些關于創新的誤解。

半導體器件創新并沒有神秘之處。創新不是什么突如其來的神奇時刻。千百年來，人們普遍認為創新如同閃電一樣的輝煌，似乎是無法掌控的自然現象。然而，這是一個誤解，因為創新不是等待奇跡的結果，而是一個有序的、結構化的過程。它需要積極的探索、不斷的優化和持續的努力。

創新不是只屬于少數幸運者的特權，也不是一次性的事件。創新并不是靠等待靈感的涌現來實現的。與其他領域的創新一樣，半導體器件的成功是協同優化的結果。包括了材料的選擇、器件結構的優化以及電性能的調整。

在半導體器件領域，創新的核心是一個持續循環的過程，涵蓋了材料、器件結構和電性能的協同優化。從選擇可能的材料開始，然后不斷優化設備結構，最終調整電性能以滿足產品的性能、可制造性和成本標準。

舉例來說，您可以在晶圓上創造一種原生氧化物器件，或者在兩種內存狀態之間切換。但關鍵問題是，這些創新是否足夠可靠，能夠在其產品壽命內滿足各項關鍵參數指標（KPI）。這需要不斷循環的協同優化方法，持續改進，直到滿足所有設備的要求。

半導體行業一直以來都是一個技術不斷進步的領域，技術的發展路徑是復雜而令人興奮的。創新從驅動應用程序的軟件和系統架構開始，然后逐步推動芯片架構、設備和材料的發展。成功的設備創新需要深刻理解驅動設備行為的關鍵參數，這些參數包括新興邏輯和存儲器設備的共同優化和改進。這些前沿參數的示例列在表1中，它們是推動設備創新的驅動力。

● 半導體行業的創新——案例

接下來，讓我們回顧一個實際案例，以更好地闡明協同優化方法如何實現關鍵性能指標（KPI）。幾年前，一家領先的存儲器制造商聯系了Intermolecular，尋找一種選擇器設備，能夠在表1中列出的多項參數上達到同類最佳性能。這個設備被稱為Ovonic閾值開關（OTS）二極管，其材料系統包括多種硫族化合物元素。尤其是在泄漏（I OFF）和熱穩定性之間找到平衡成為挑戰的核心。

技術團隊通過考慮基于配位數和電帶隙的材料系統、管理電合規性、利用器件結構的熱傳導特性、理解底層機制等多個方面，進行了協同優化。他們還利用機器學習來處理大量多樣的數據集。

經過3年的努力，多元材料系統的設備性能得到了顯著提升，不僅解決了器件級KPI（如泄漏和熱穩定性），還改進了芯片物理設計參數（如閾值電壓漂移）。

從系統到芯片設計再到設備和材料：這就是信息的完整鏈條。

以器件創新為核心，當今的技術開發側重于新興方法，將器件和材料技術的協同優化進一步擴展到更高的層次。這些前沿技術開發戰略包括設計相互依賴性，即DTCO（設計 - 技術協同優化），還有一些甚至將優化擴展到產品和系統級別的關注，例如STCO（系統 - 技術協同優化）。以下是我們的主要領先客戶強調的關鍵領域。臺積電在每個技術節點上持續增強的DTCO貢獻，這不同于傳統的擴展，并不僅僅與芯片設計有關。

當技術優化的整體方法包括芯片設計、封裝和產品級相互依賴性時，產品、設計、封裝、工藝和器件相互依賴性的整體方法，以提高研發效率和價值創造

半導體器件：蓬勃發展和突破無限

預計到2030年，全球半導體行業的收入將增長至1萬億美元，這將是當前的兩倍。這一壯麗成就將歸功于設備和材料創新的不斷推動。電子行業路線圖強調了這一豐富前景和半導體器件的光明未來。因此，不要停止思考未來，從現在開始永遠成為設備創新的倡導者。我們每個人都將成為這一令人難以置信的進步的貢獻者，無論是作為創新者、制造者，還是半導體器件的用戶。

編輯：黃飛