台積電－系統暨晶片設計方案發展處
|創新設計流程研發從無到有建立全球3DIC生態系聯盟|
團隊創新領航
台灣積體電路製造股份有限公司－系統暨晶片設計方案發展處
連結全球生態系 開創3D IC設計標準新紀元
半導體產業的競爭日趨激烈，摩爾定律逐漸接近極限，3D IC技術已成為半導體產業的下一個關鍵轉捩點。台積公司系統暨晶片設計方案發展處以開放創新為核心，成功建立全球首個3D IC設計標準與產業聯盟，將繁複技術簡化為標準語法，有效協助業界突破設計瓶頸。這支擁有200多名成員的團隊，成功從製程技術領導者轉型為設計標準制定者，進而推動AI與高效能運算產業的蓬勃發展，開創半導體產業的新局面。
隨著半導體技術不斷演進，單晶片設計已逐漸接近物理極限，3D IC技術的出現為產業注入新動能。因應此趨勢，台積公司系統暨晶片設計方案發展處應運而生，擔任製程技術與客戶之間的關鍵橋樑。資深處長李雲漢形容該單位如同一個完整的IC設計公司，涵蓋從前期開發到後期測試的全方位功能，「我們的使命是運用創新的設計法則，簡化3D IC的複雜設計流程，協助客戶更容易上手，提高設計效率與成功率。」
3D IC技術開發之路充滿挑戰。李雲漢回憶：「早在2010年，我們開始解讀3D IC的設計法則規範。現在當紅的CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技術在開發初期，因應用環境尚未成熟，曾走過一段非常孤獨的路。」然而，台積公司憑藉前瞻眼光堅持投入，靜待市場時機。他強調，台積公司製程技術和生態系統所創造的商業價值並非一蹴可幾，而是經過長時間的醞釀，等待真正的商業與技術應用時機到來。這種長期堅持的策略，正是台積公司在3D IC領域建立難以撼動地位的關鍵。
從製程領導者 邁向設計標準制定者
毋庸置疑，台積公司一直以製程技術領先著稱，卻也正視單純的製程優勢已不足以因應3D IC時代的挑戰。李雲漢解釋，3D IC設計的複雜度遠超過傳統2D設計，需要全新思維。他比喻道，傳統2D晶片設計如同在平地蓋平房，只需考慮水平方向的布局；而3D IC就好像建築高樓大廈，不僅要考慮每層樓的設計，還需要處理垂直連接、結構穩定性、電力分配和熱量散發…等全新挑戰。更困難的是，這些設計必須在奈米等級的精度下完成，系統複雜性呈指數級成長。
他直言：「這就像要讓一位建築師一夜之間必須轉變為設計摩天大樓的土木技師。」統計資料顯示，3D IC設計參數比傳統設計膨脹6倍，人力需求更達傳統的3倍，開發週期也大幅延長。
3D IC 最大的挑戰在於毫無參考依據。李雲漢指出：「3D IC是一個全新技術領域，工程師無法像往常那樣尋找學術論文或業界經驗，只能依靠內部實驗與測試晶片探索最佳解決方案。」
面對這些前所未有的困難，台積公司團隊提出兩項重大創新突破：3Dblox設計語言標準與3D Fabric Alliance 產業聯盟。這兩項創新不僅解決了3D IC設計的技術難題，更重要的是建立了全球產業標準，鞏固台積公司在3D IC領域的 領導地位。
打造3Dblox 定義3D IC設計語言
為了解決3D IC設計過程中錯綜複雜的挑戰，台積公司推出全球首創的3Dblox設計語言標準。李雲漢指出，不同應用場景需要截然不同的3D封裝技術，而缺乏統一標準使得設計門檻升高，生產效率大幅降低。由於台積公司提供的3D封裝技術非常多元，客戶群涵蓋HPC伺服器、手機晶片到相機感測器…等多個領域，皆使用完全不同的技術。當這些技術進入3D IC封裝階段，背後的製程細節繁雜倍增，若設計框架缺乏標準化，管理將變得極為困難。
為了解決問題，台積公司在2022年發布3Dblox 設計語言標準。「我們的起心動念是透過模組化方式將這些複雜技術簡單化，建立一種統一的設計語言，」李雲漢繼續說明：「唯有讓EDA工具能夠讀懂我們的設計語言，才有辦法將整個流程簡單化。」
3Dblox 標準的開發過程極具挑戰性，團隊花費將近一年時間完成1.0版本的研發。為了克服這項技術難題，台積公司積極延攬具備EDA軟體設計經驗的專業人才，透過這些專家的獨特知識背景，成功將複雜的設計流程模組化，大幅提升客戶設計效率。
李雲漢特別強調：「1.0版最為關鍵，它成功定義了台積公司整個3D IC封裝系列所需的基礎模組化架構和關鍵參數。這些核心規格為後續發展建立堅實基礎，也是整個標準化過程中最具挑戰性的階段。」歷經三代持續演進，3Dblox語法庫目前已累積超過100項設計規範，已有25家公司採用，成為業界設計的關鍵參考標準。
3Dblox 的另一大創舉是採取開放創新模式，將這套標準開放給整個半導體產業使用，而非僅限於台積公司內部。李雲漢表示：「我們選擇將3Dblox 設計標準對外公開，讓包括三星、Intel…等在內的所有業界夥伴都能使用此標準。」
這項決策具有重大的里程碑意義。台積公司已於2024年底正式將3Dblox提交至IEEE國際標準組織審核，邁向國際標準認證。這是臺灣半導體產業將自主研發的技術標準推向IEEE成為國際標準案例。由此，台積公司不僅可以鞏固自身的技術領導地位，也為臺灣半導體產業贏得國際話語權，有效推動整個產業進入3D IC設計標準化的新時代。
建構3D聯盟 串連全球生態系
台積公司系統暨晶片設計方案發展處的另一創新是成立3D Fabric Alliance產業聯盟。李雲漢表示，在3D IC技術發展過程中，單一企業難獨立完成整個生態系的建構，這也成為整體產業發展的主要瓶頸。「過去的晶片設計與製造往往是個別公司獨自開發，導致資源分散、技術整合困難，無法有效面對3D IC技術的高門檻挑戰。隨著摩爾定律逐漸放緩，產業急需一個強大的合作平台來整合各方力量，共同突破技術難關。」
面對產業困境，台積公司選擇以集體創新因應。台積公司在2008年成立OIP（Open Innovation Platform）生態系統，歷經多年耕耘，此生態系統已成為半導體產業的重要整合平台。
隨著3D IC 技術的興起，台積公司於2022年進一步成立3D Fabric Alliance，將合作範圍擴大到3D IC技術的各個環節，台積公司的策略為宏觀全局，而不是只思考台積公司自身問題的解決，聯盟所能帶動的經濟效益和創新，遠遠超過單一企業能達到的成果。
台積公司所主導的開放創新平台對於半導體生態系的整合影響深遠，目前已有超過119家合作夥伴，包括IP、EDA、Design Center、VCA、Cloud Alliance 。最新提出的3DFabric Alliance 更將合作夥伴擴大至記憶體、載板、測試及封裝四大領域。李雲漢指出，3D Fabric Alliance 匯集各方面的專業人才，將研發團隊從台積公司內部的數百人拓展至產業鏈上的數萬名工程師，如此龐大的協作力量不僅能夠更有效地解決複雜技術挑戰，更能確保技術發展的持續性與長遠影響力。
透過 3D Fabric Alliance ，聯盟成員可以共同驗證IP和製程技術，大幅減少研發風險與時間成本，加速推動3D IC技術從概念走向商業應用，滿足AI和高效能運算等市場的快速擴張需求。
從熱分析到系統晶圓 持續技術突破
除了設計標準與產業聯盟外，台積公司系統暨晶片設計方案發展處在多個技術領域也有突破性進展。首先是解決傳統熱分析模型在3D IC應用的嚴重誤差問題。據悉相關誤差範圍可高達30%，遠超於業界可容忍的5%標準，這不僅影響晶片穩定性，更直接衝擊資料中心的效能與散熱成本。
為此，團隊攜手EDA廠商革新模擬引擎，引入Cross-Grain 與 Fine-Grain 雙階模擬策略，先快速識別主要發熱區域，再進行精細計算，將熱分析誤差從10%降至3%，幫助設計師在穩定性與效能間取得最佳平衡。
另一項備受矚目的技術創新，是系統級晶圓（SoW）設計。此技術能在單一基板上整合多達16 到25顆運算晶片，徹底改變AI運算架構，並且突破傳統封裝限制，讓運算單元以極低延遲相互通訊，形成近乎單一大型晶片的運算效果。
李雲漢透露：「這技術已應用於電動車客戶的AI訓練晶片，可將訓練時間從數月縮短至數天。」接下來台積公司更計畫將進一步推動SoW技術向晶圓級封裝發展，在更大基板上整合更多晶片，提升計算密度並改善經濟效益，為下一代AI 加速器奠定基礎。
此外， 系統暨晶片設計方案發展處同時在材料應力分析、載板繞線與測試電路方面取得關鍵發展。團隊所開發的材料應力分析技術，可精準模擬不同材料在3D堆疊中的變形特性，確保結構穩定性；載板繞線方面，以創新的演算法提升在有限空間下的訊號傳輸效率；新開發的高速測試電路則能同時檢測多層晶片功能，大幅縮短測試時間並降低成本。這些技術共同建構成完整的3D IC 整合解決方案。
軟硬同步佈局 人才經驗策略融合
支撐前瞻技術的不只是創新本身，更是全方位的人才戰略與資源整合。台積公司的系統暨晶片設計方案發展處團隊遍布臺灣、美國、日本與中國…等地，實施24小時不間斷作業模式，擁有超過200名專業員工。
李雲漢指出，團隊的招募策略分為兩大路線，一方面網羅具備高階產品設計經驗的資深人才，快速解決眼下發生的問題；另一方面則是從頂尖大學招募碩士畢業生，透過完善內部培訓系統培育新血。雙軌人才策略可以平衡即戰力與長期發展，，形成兼具深度與廣度的人才梯隊。
李雲漢進一步表示，團隊重視的不僅是技術實力，更強調思維特質與方法論的養成，「工程領域講求邏輯精確性與解決實際問題的能力，同時在高度整合的產業環境中，成員必須具備適多元客戶需求的靈活思考能力，這也是面對3D IC設計挑戰的核心競爭力。」
為加速人才養成，台積公司內部也建立了81門IC設計課程，協助新進員工在短期內掌握設計能力。此外並推出ADFP計畫，提供全世界第一套可與業界鰭式電晶體(FinFET)技術接軌的前瞻虛擬製程晶片設計教育訓練套件。此計畫目前已有100多所大學參與，每年培育2,000多人次，為產業提供穩定且持續的人才來源。
從支援角色走向設計核心 擴大臺灣影響力
對於此次獲得國家產業創新獎殊榮，李雲漢表示：「這次獲獎對設計單位特別重要，這不只是對成果的肯定，更證明我們不再只是一個支援角色，已晉升為具備自主創新能力的核心團隊。」更關鍵的是，這象徵台積公司已從製程領導者成功躍升為設計標準制定者。「過去設計技術大部分由美國EDA公司主導，現在台積公司有能力在製程和設計兩大領域同時站上世界舞台，這是一個很重要的突破。」
談到未來發展，李雲漢認為臺灣半導體產業將邁向下一階段。過去三十年來，臺灣從PC產業到行動通訊，臺灣已在硬體設計製造領域確立全球優勢。如今AI時代為產業帶來全新契機，臺灣雖在製程技術方面居於領先地位，但軟體應用與系統整合領域仍有相當大的發展空間。
李雲漢認為在採用他國已開發的大型語言模型的同時，臺灣也可著力在AI軟體與應用層面的自主創新，建立獨特的產業價值與全球影響力，在新一波AI浪潮中確立更全面的競爭優勢，「系統暨晶片設計方案發展處也將持續深化3D IC技術創新，為臺灣在AI時代的技術轉型提供堅實基礎，推動產業從硬體優勢往完整AI生態系統邁進。」
練功心法
- 開放創新模式：成功的關鍵在於「開放」而非「封閉」。台積公司選擇將 3Dblox 標準開放給整個產業使用，甚至包含潛在競爭者。這種開放的思維不僅促進技術交流，更有效擴大整 體生態系範圍，進一步鞏固台積公司於市場的領導地位。
- 標準化與模組化思維：面對高度複雜的設計挑戰，團隊採取模組化與標準化策略，將繁瑣的技術細節轉化為 EDA 工具可讀的語法格式，降低設計門檻，使更多開發者能夠參與其中， 提升設計效率與可擴展性。
- 從共同標準邁向共同價值：打造產業聯盟的核心，不僅是技術合作，更是價值共創。台積公司積極促成 EDA 廠商與 IP 供應商參與，確保各方在聯盟中均能獲得實質效益，形成良性循環，帶動整體產業共榮成長。
- 以實驗驗證引領創新：在缺乏現成案例可參考的情況下，台積公司仰賴內部測試晶片與實驗數據，進行反覆驗證與優化，逐步建立領先業界的設計標準，成為推動先進封裝發展的重要 基石。
得獎感言－台灣積體電路製造股份有限公司 系統暨晶片設計方案發展處 李雲漢 資深處長
誠摯感謝經濟部及評審對我們創新成果的肯定。此次獲獎，歸功於台積公司研發組織的前瞻性創 新與卓越管理文化，使團隊得以站在巨人的肩膀上，在晶片設計技術領域持續突破瓶頸，不斷創新並實現自我超越。
特別感謝我的團隊，首先，正是因為每一位成員的努力與智慧，才能成功開發出全球首創的3D IC 設計語言及全方位設計解決方案。其次，團隊開發的FinFET教育訓練套件，為半導體人才的培育提供了永續發展的創新方案。最後，透過團隊努力，成功整合上下游產業夥伴，進一步擴大台積公司3D IC生態系統在臺灣及全球的影響力，加速AI產業新經濟時代的來臨。
期許這個獎項能持續激勵團隊在技術創新上不斷精進，為臺灣產業創造更多價值，並做出更大的 貢獻。
- 發布日期：2026/06/11
- 最後更新時間： 2026/06/12
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