工研院「AI 趋势下之次世代半导体创新与应用」研讨会登场,探讨量子电脑趋势


2020-07-08


工研院「AI 趋势下之次世代半导体创新与应用」研讨会登场,探讨量子电脑趋势

具有高速运算速度的量子电脑(Quantum Computer)被认为将驱动 AI、医疗、通讯新变革。有鑒于台湾在半导体产业具有领先全球的优势,在经济部技术处支持下,工研院产业经济与趋势研究中心(IEK)于 6 月 4 日举办「AI 趋势下之次世代半导体创新与应用」研讨会。

大会特别邀请美国史丹佛大学教授、美知名量子电脑新创公司 Rigetti Computing 及钰创科技董事长卢超群等专家与会,聚焦「硅光子」、「半导体异质整合」等次世代半导体关键技术研发、以及量子电脑未来趋势等议题做深入探讨,并指出面对即将来临的量子电脑世代,将形成一个崭新的产业链,包括对于新材料的了解与取得,以及对新製程生产精度与稳定度的要求,是下一波台湾半导体产业的成长契机。

在经济部技术处的支持下,自 2004 年由前工研院院长史钦泰推动建立与史丹佛大学建立交流合作平台。在此合作基础上,每年进行双边的互访和举办研讨会活动,以促进台湾与硅谷间的产官学研交流。今年研讨会以「AI 趋势下之次世代半导体创新与应用」为主轴,邀请硅谷和台湾高效率运算晶片技术的专家同场分享研发的经验,现场吸引超过 200 多位产官学研人士踊跃出席。

工研院 IEK 与史丹佛大学共同研讨平台计画主持人,同时也是 IEK 主任苏孟宗表示,未来半导体技术发展走向微小化和多样化,将透过导入新材料和新电晶体结构,以克服微缩製程所产生的挑战。他指出,目前台湾晶圆製造厂商积极朝 2D 与 3D 结构的半导体技术发展,须考量技术投资的成本和市场需求。此外,量子电脑的发展在近几年有加速趋势,预期将在 5 至 10 年后会导入商用化,不仅将会对许多产业产生重大影响,亦是半导体产业跳脱传统电子晶片的另类途径,预期能满足人工智慧、系统模拟和最佳化分析等高效能运算的特定需求。

今年是积体电路发明满 60 年,而台湾在积体电路上技术领先是世界有目共睹,钰创科技董事长卢超群以「人工智慧与硅世代 4.0 创造指数型经济成长的时代」为题进行专题演讲。卢超群指出,半导体产业在製程微缩上已取得重大突破,未来则是透过异质整合(Heterogeneous Integration)扩大晶片的应用领域,尤其是应用广泛的人工智慧,以创造半导体产业在数位经济的更高价值。

量子电脑备受期待,史丹佛大学教授 Chuck Eesley 则针对人工智慧和量子电脑的投资趋势发表演说。他认为人工智慧商业潜力已经相当明显,但传统上量子电脑还是处于理论概念阶段,尚无法实现其高度破坏性的商业潜力。根据他分析过去十年人工智慧、基因编辑技术(CRISPR)、机器人和奈米科技等新兴科技的研究成果、专利、投资和新创活动等资料,类比在量子电脑产业发展,他预估第一批商业化量子电脑将开始出货,且在未来 5 年的每年複合平均成长率 25%,达到 50 亿美元市场规模。

虽然量子电脑还无法在短期内推出,包括英特尔、Google、IBM、微软等大厂已开始着手开发可进行量子运算的特殊应用晶片(ASIC)。美国知名的量子电脑新创公司 Rigetti Computing,由工程主管 Matthew Reagor 分享 Rigetti 在量子积体电路和电脑的研究进度。他指出硅晶圆晶体电路是大型量子电脑最主要的候选方案,由于以硅晶片製造的量子处理器工作温度比绝对零度(-273.16℃)高,他更针对 Riggetti 量子电脑运作模式及当前的科学和工程挑战进行说明。Rigetti Computing 在2013 年于美国加州成立,目前已募集超过 6,900 万美元资金,目标是「打造世界最强大的电脑」。

此外,欧美各国一直积极研究基于光子和超导体系的量子电脑研究。史丹佛大学电机系教授 Jelena Vuckovic 指出,光子学(Photonics)应用广泛,从光通讯、传统和量子运算到感测与成像,是科技业明日之星。然而现有光源技术产生的光子体积大、效率低,且易受环境影响造成损耗,阻碍光子学的实用化。史丹佛大学研究团队捨弃了传统直觉式设计方法,基于期望的光子性能,搭配製造限制与结构稳健性下,透过参数化过程,开发可持续优化奈米光学结构的演算法。除了光子积体电路,自动化奈米结构设计演算法也运用在钻石晶格内创造高效率的硅空隙色心(SiV color center)以捕捉更多光子,提高量子电脑硬体的实用性。



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