領袖觀點｜半導體量測引領產業邁向新發展－從材料到製程

全球趨勢與產業動能

在高效能運算 （ HPC） 、人工智慧 （ AI） 、次世代通訊、車用電子與物聯網 （ IoT） 長期需求的驅動下，全球半導體市場正迎來前所未有的成長契機。根據多方研究預測，全球半導體市場規模可望於2030 年突破 1 兆美元大關。這一里程碑不僅象徵數位經濟的加速，也意味著製程與封裝技術將持續面對極限挑戰。在這場競賽中，臺灣扮演關鍵角色。作為全球晶圓代工與先進封裝的核心供應鏈重鎮，臺灣半導體產業的成長動能主要來自「雙引擎」：先進製程與先進封裝。前者持續推動晶片進入更精細的奈米節點，後者則以 2.5D、3D IC及異質整合技術突破傳統摩爾定律的限制。兩者的發展，也同步帶動了材料、設備以及量測技術需求的急遽提升。

根據產業數據，2023 年全球設備需求中，微影、蝕刻、薄膜與量測名列前四，清楚揭示量測已是製程控制的核心。隨著 FinFET 演進至 GAA結構，製程更趨複雜，關鍵檢測次數預估提升50%，其中高階薄膜量測次數更增加約 30%。同時，全球量測市場預計於 2025 年達 104.7 億美元，並以 5.2% 的年複合成長率持續擴張。晶片微縮與結構複雜化，使得光罩檢測、疊對量測、薄膜厚度控制與缺陷檢測成為確保製程良率的核心環節。展望未來，唯有結合製程與量測的創新解決方案，才能支撐晶片性能的持續提升，並同時滿足全球產業對永續與高效的期待。對臺灣而言，雖然在設備自主化方面仍受到國際大廠限制，但若能聚焦於量測技術創新，將減少對進口設備的依賴，並強化產業鏈韌性，並有效縮短新製程導入週期。

政策推動與戰略布局

臺灣政府已經意識到半導體與 AI 的結合是下一波產業升級的關鍵。國科會提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」，以半導體優勢為基礎，結合生成式 AI，推動從設計、設備、材料到製造的完整生態建構。行政院更規劃 3000 億元投資，涵蓋三大核心方向：

1. 晶片與 AI 結合：推動晶片設計與 AI 技術的深度融合，打造跨領域應用優勢。
2. 人才培育：強化跨專業人才能量，確保未來產 業需求具備即戰力。
3. 異質整合與先進製程：以先進封裝與製程技術 為突破口，打造具備國際競爭力的技術平台。

此政策不僅吸引國際資金與合作，也鞏固了臺灣在全球半導體版圖上的戰略地位。值得注意的是，量測技術在這項藍圖中扮演了「隱形支柱」角色，支撐著上下游的研發與製造品質，成為產業創新的底層力量。根據美國 NIST 提出的「七大計量挑戰」，涵蓋材料、製程、建模到可靠度等層面，並已投入逾 1 億美元資金支持 30 多項研發計畫，凸顯量測議題在全球半導體生態系中的戰略地位。這顯示量測議題早已不再是輔助技術，而是推動整體生態系發展的基石。在前端製程方面，先進節點需要進行數百甚至上千道工序，每一步都必須透過高精度量測才能確保品質。而在後端封裝，隨著異質整合與新材料的導入，從界面特性、堆疊精度到結構可靠性，都迫切仰賴整合式檢測的支撐。從材料驗證到系統可靠度評估，量測既是技術突破的推手，也是產業可持續競爭的保證。臺灣若欲在後摩爾時代持續保持領先，就必須在這些關鍵量測挑戰上投入資源，發展自 主且具國際影響力的量測技術。而推動臺灣半導體先進計量技術將可以催化具「準確、精確、合 用途 （ fit-for-purpose） 」的量測創新。

量測發展趨勢與藍圖

因應臺灣半導體產業的發展趨勢，以「半導體先進計量技術」為核心，提出國家未來量檢測四大發展目標，打造由基礎研究延伸至產業應用的完整架構：

1. 校正基礎建構

（ 1） 提升校正設備能量與精度，建立可溯源的標準化系統。
（ 2） 開發新型標準參考物質 （ CRMs） ，確保量測結果一致性與可靠性。

2. 前瞻材料檢測

（ 1） 應對 EUV、High-NA EUV、GAA、CFET 與異質整合的導入挑戰，發展奈米污染檢測、薄膜厚度與結構分析平台，加速新材料進入量產。
（ 2） 聚焦微污染線上量測與模組化設備，涵蓋氣體、液體、顆粒及表面。

3. 新世代製程量測

（ 1） 開發適用於 GAA 與 3D 元件結構的 3D 計量技術。
（ 2） 建立 EUV 光罩與反射鏡的計量能力，確保曝光穩定性。
（ 3） 推進高解析缺陷檢測，提升良率並縮短製程調控時間。
（ 4） 結合 AI 與多模態量測，實現智慧化、即時性的製程監控。

4. 先進封裝整合檢測

（ 1） 鎖定 μBump、TSV、RDL 與 WLP 四大封裝要素，發展跨領域量測解決方案。
（ 2） 導入 X 光 CT、三維結構分析，確保 3D 堆疊與異質整合可靠度。
（ 3） 結合 AI 驅動的多參數檢測，推動零缺陷封裝與智慧製造。

這四大發展目標將形成完整量測生態系，不僅支撐臺灣半導體的技術升級，更透過標準化、系統化的量測平台，強化產業國際競爭力。隨著產業邁向亞奈米世代，傳統量測手段已不足以因應日益嚴苛的精度需求。未來的量測將結合 AI、機器學習與多模態檢測，朝向即時化、智慧化與預測性品質管理邁進。例如，AI 驅動的多參數量測可在晶圓研磨厚度、翹曲與應力控制中提供更快更準確的回饋，實現「零缺陷製造」願景。

結語

在後摩爾時代的產業格局中，量測已不再是「驗證」的輔助角色，而是支撐製程突破、良率提升與國際競爭力的核心動能。臺灣若能在校正標準、前瞻材料檢測、新世代製程量測與先進封裝整合四大領域持續投入創新，將能在全球半導體競賽中鞏固領先優勢。透過結合政府政策推動、研究機構研發能量與產業界需求導向，量測不僅將成為臺灣半導體生態的「護國基石」，更將引領產業邁向高效能、低能耗與永續發展的未來。