半導體產業發展方向可簡略分為高效能運算市場（High Performance Computing, HPC）與行動裝置（Mobile Device）： HPC 通常是定點的資料中心，涵蓋多個伺服器機房，負責高難度的計算任務，強調處理效能與低廉的單位運算成本，但不追求設備體積的最小化。
相對地，行動裝置必須面對電池續航限制與戶外運作環境，像是智慧型手機、筆記型電腦、POS 機之類的產品── 導入異質整合是下一波創新的關鍵，上篇文章提到「異質整合（Heterogeneous Integration）」定義、功能以及產業典範，相信讀者對異質整合已有初步的概念，接下來我們將討論更複雜的異質整合商業應用。
這項新技術的直接效益在於增加單晶片功能與縮小體積，讓系統單晶片（SoC）更靠近獨立系統（Stand-alone）的層級，成為邊緣運算（Edge Computing）的核心組件，特別適合大規模物聯網佈建與滿足低延遲需求的自動駕駛系統。
A-IoT 物聯網：獨立資料節點成為可能
從 2019 年開始，越來越多 A-IoT 相關解決方案推出，例如智慧型樓宇控制、醫療、製造業、電網、餐飲、智慧城市等等的解決方案，未來感測器似乎將無所不在，持續採集、分析並輸出周圍的環境數據，衍生的自動控制也會成為生活中的一部分。
隨著 A-IoT 試驗逐步展開，這些終端裝置要具備額外的感測器，例如距離判斷、光源感應、氣壓高度偵測、定位系統等等用來採集環境數據的硬體，部分還會採用人臉辨識、人流與車輛判讀的人工智慧視覺識別系統，形成錯綜複雜的系統架構。
然而這衍生出一項嚴重的問題，這些設備會產生大量的數據，並消耗可觀的連線頻寬，大部分都是無意義的數據。隨著部屬的規模放大，數據傳輸量也隨之以倍數成長，如果全都將數據上傳至雲端伺服器處理，網路頻寬很容易過載或是堵塞，導致系統效能降低與錯誤，維護成本自然跟著上升。
為了解決上述問題，系統設計上會採用邊緣運算以降低網路頻寬的負載，讓終端裝置即時處理部分數據，藉此分散系統的工作負擔，而不是全部上傳到雲端資料中心，這時異質整合潛在的優勢便能發揮出來──將所需要的處理晶片與類比感測器都以系統級封裝（SiP）整合進單系統晶片，讓單一個晶片包辦採集數據、寫入、儲存、運算以及輸出的完整節點（Node）功能。
如果可以將資料節點功能整合成單一晶片，將能簡化 A-IoT 的系統設計難度，除了降低功耗與增加功能之外，企業也不用考慮額外的感測器體積限制，能有效降低建構大規模物聯網系統的難度。
自動駕駛系統將更趨於完美
車用電子是難度很高的產業，晶片除了要符合性能表現，車廠更嚴格要求安全性，一般僅有少數 IC 設計公司能夠通過門檻，但只要成為供應商，就等同確保可觀的訂單來源，所以車用半導體公司相當專業化，例如前兩名的英飛凌與恩智浦，超過 40% 營收均集中在車用 IC 產品。
隨著人工智慧技術的發展，汽車邁入自動駕駛的時代，車體需要安裝許多的感測器與攝影機，用來擷取周圍的環境數據，比如測量距離的光學雷達系統（Lidar）、超音波感測器、環景攝影機之類的測量系統，並藉由類神經模型進行推論（Inference）讓汽車辨識周圍的環境，才有辦法實作自動駕駛。
實際行駛的過程中，自動駕駛系統必須在幾毫秒內完成車輛判斷、定位、操作等等的辨識動作，只要稍有延遲便可能發生車禍，自動駕駛的演算不可能由雲端完成，而是仰賴獨立的 AI 專用晶片處理以滿足嚴苛的反應時間要求。
不只如此，汽車還需搭配高精準度的定位系統，確保自動駕駛系統的路徑正確性，並即時反覆計算路徑以取得最佳的路線，關鍵是背後複雜的 GPS 衛星定位系統與輔助定位工具，讓導航系統能掌握立體的交匯道路，像是高速公路的出入口與交流道。
行動處理晶片、感測器、攝影機、 AI 專用晶片、 GPS 晶片跟通訊模組都是構成自動駕駛必要的零組件，零散多項的功能元件成為無人車設計的一大難題；挑戰不只如此，自動駕駛牽涉到高負載的類神經網路運算與控制指令，勢必需要更大的記憶體頻寬，以滿足運算晶片複雜且即時的溝通需求。
事實上，記憶體頻寬不足一直是人工智慧晶片困擾已久的問題── 如果可以透過異質整合技術，盡可能將上述晶片與外部接口（I/O）整合到單一晶片，並利用記憶體堆疊設計，在單一晶片上封裝更多的記憶體來解決頻寬過小的問題，讓自駕車晶片系統具備足夠的可用性，除了降低體積帶來的外型與應用範圍限制，也能進一步改善功耗、散熱問題，提供有效的解決方案補足自駕車的技術缺口。
異質整合技術將帶來全新的可能性，不只是透過先進製程提升效能，而是尋找彈性的 3D 晶片設計方案以適應嚴峻多變的作業環境，讓裝置深入過去難以採集數據的場景，開拓深具潛力的創新應用。
SEMICON Taiwan
有感於異質整合已成為半導體產業持續維持成長動能的引擎之一，全球第二大國際半導體展SEMICON Taiwan今年將從先進封裝、測試、化合物半導體、矽光子等角度切入，規劃異質整合主題展區及舉辦多元活動，並同期舉辦「SiP Global Summit系統級封測國際高峰論壇」、「SMC Taiwan策略材料高峰論壇」，以及今年首度粉墨登場的「先進測試論壇」，分別探討異質整合在先進封裝技術、創新材料上的發展機會與挑戰，以及異質整合如何驅動先進測試技術的蓬勃發展。現在起可免費報名參觀9月18至20日的SEMICON Taiwan，期間共21場技術與市場趨勢論壇也已開放早鳥報名，想深入了解異質整合技術未來的技術發展與應用市場，立即報名到展場一窺究竟！
