華邦電子的節能減碳創新之路

作者：華邦電子

隨著全球對環保議題和可持續發展的重視，低碳產品的需求持續攀升。而科技進步和應用場景的多樣性，也間接增加各行各業對高效能、低功耗解決方案的需求。這些需求應用主要來自于以下幾個領域：

智能手機和便攜設備：隨著智能手機的功能日益強大，這些設備需要更高效能、更低功耗的內存以支持多任務處理及延長使用時間。低功耗的內存有助于延續電池壽命，提升用戶體驗。

• 物聯網（IoT）設備：物聯網設備在智慧城市、智能家居、工業 4.0等領域的應用越來越廣泛，這些設備通常需要較長時間運作且在電池供電的情況下執行，因此，對低功耗的需求極為迫切。
  
• 汽車電子：自動駕駛和電動汽車的發展對內存的需求極為強勁，需要高效能、低功耗的內存來支持實時數據處理和分析，以延長電池續航里程。
  
• 工業自動化：在工業自動化中，低功耗內存能幫助提升設備的可靠性和效能，同時減少營運成本和能源消耗。
  
• 智能家居設備：智能家居系統需要低功耗的內存來維持長時間的待機和實時反應能力，進一步提升整體系統的能源效率。
  
  

低碳產品其實不一定是破壞式創新，從客戶端的需求及 SOC/MCU 的發展便可知端倪；除此之外，持續收集市場信息并將其運用在產品規格制訂上才是關鍵所在，千萬不能僅以當下能力來做判斷，這才是華邦保有持續競爭力的基石。

生產低碳產品是個持續性的工作，其層面涵蓋產品電路設計、制程研發、封裝形式及材料精進等，都能在節能減碳上有所貢獻。

華邦也洞見新時代產品的市場趨勢，持續投入資源，追求半導體設計、生產技術與產品的可持續創新，提供客戶低碳與低功耗之綠色產品，提升綠色商機競爭優勢與市占率，并持續優化以提升華邦整體可持續的競爭力。

HYPERRAM™ 的節能減碳成果

HYPERRAM 應用于可穿戴設備等低功耗物聯網終端產品，支持語音控制、tinyML 推理等功能，同時也適用于汽車儀表板、娛樂系統、工業機器視覺系統、HMI 顯示器和通信模塊等。

• 因應新興消費趨勢如可穿戴及智能設備等低耗電的市場需求，HYPERRAM 設計之理念在于取代傳統過去使用的 SDRAM，與 SDRAM 相比，其在工作方面能降低70%碳排量，待機能耗更降低至5%。
  
• 2022 年推出 HYPERRAM 3.0 行動內存，在 I/O 數增大一倍的情況下，進一步降低40% 每位轉換的能耗。2023 年推出低電壓且小尺寸系列之 HYPERRAM 1.2V WLCSP 與1.35V BGA49 封裝，其中1.2V HYPERRAM 較1.8V HYPERRAM 功耗更節省33%。 HYPERRAM 3.1 行動內存，是可穿戴設備的低功耗核心組件，搭配16位接口以增快傳輸速率并加速高解析圖片的加載傳輸速度，使其在低功耗、智能處理與 UI 顯示領域中樹立新標竿，為客戶提供更簡化、具有競爭力且長效電池續航力的的智能穿戴設計解決方案。
  
• 持續進化小尺寸封裝，從 SDRAM 的 TSOP BG60/54到 HYPERRAM BGA24，4x4mm2 的 BGA49 到晶圓級封裝 WLCSP，可見在使用小包材的情況下，生產過程中的碳排放量得以大幅降低。
  
  

良品裸晶KGD 對減碳的貢獻

華邦電子多年深耕于 KGD 領域，與芯片廠合作提供 SiP (System in Package) 多芯片封裝解決方案。配合邏輯芯片將內存一起封裝的 KGD 銷售模式，在凈零及環境可持續議題上發揮價值，創造以低碳與綠色產品為主之節能減碳終端產品。許多客戶透過華邦的專業協助，將內存產品 KGD 用于系統級封裝 (SiP) 解決方案。將內存與控制器芯片堆棧整合，并放入單個封裝或模塊中以提供 SiP 技術配置。其他組件的 KGD 也可與內存 KGD 堆棧，除了節省封裝材料、提升效能外，同時也可節省功耗與芯片面積。KGD 對減碳的貢獻:

減少材料浪費：KGD 技術通過在晶圓層面完成測試和篩選，確保每個晶粒均為良品后再與SoC進行整合封裝，有效降低材料浪費，同時減少電路板的占用空間。

• 簡化封裝流程：KGD 技術簡化了后續的組裝和封裝流程，進一步降低制造過程中的能源使用和碳排放。
  
• 減少能源消耗: 利用 SiP 多芯片封裝技術，可縮短傳輸路徑，降低附載電阻和寄生電容，同時減少 I/O 驅動能力需求，從而進一步降低能源消耗。
  
  

華邦CUBE 新產品線的減碳效果

高效能、低功耗設計與先進封裝，進一步延伸 KGD 的優點。華邦全新 CUBE 產品結合先進制程和創新的低功耗電路設計，透過更高端的 2.5D 或 3D 封裝技術，可助力客戶在主流應用場景中實現邊緣 AI 運算。在附載電阻和寄生電容進一步降低的情況下，內存產品將實現更高的運行效率和更低的能耗，成為兼具高效能、低延遲和低功耗的內存解決方案。

CUBE 提供卓越的電源效率，功耗效能低于 1pJ/bit，能夠確保延長運行時間并優化能源使用效率。

• 具備 256GB/s 至 1TB/s的帶寬，CUBE 在性能表現上遠超過行業標準。
  
• CUBE 擁有更小的外形尺寸。目前基于 20nm 工藝，可以提供每顆芯片 1-8Gb 容量，并計劃于 2025 年引入 16nm 工藝。透過硅通孔（TSV）進一步增強性能，改善信號完整性、電源穩定性、同時縮小 I/O 面積至 9um pitch 并提升散熱效果（當 CUBE 在下方、SoC 置上時尤為顯著）。
  
• 當 SoC（位于上層且無TSV）堆棧于 CUBE（位于下層且有TSV）上時，則有機會縮小 SoC 芯片的尺寸, 從而節省 TSV 所需面積，能夠為邊緣 AI 設備帶來更明顯的成本優勢。
  
  

制程技術演進與減碳效益

制程技術演進：透過制程技術持續改善與微縮工藝，增加每片晶圓的裸晶顆粒產出，有效降低單顆裸晶的生產碳排量。每個完整制程節點能將單顆裸晶的生產碳排量降低約 20%~35%。

• 改良制造工藝：華邦在 DRAM 制造過程中，持續優化工藝流程，包括減少制程步驟、提高材料利用率和改善制程設備的能源效率，這些措施相輔相成，大幅推動了生產過程中的節能減碳成效。
  
  

定制化解決方案(Customized Memory Solution, CMS)的節能減碳使命

除了利用再生能源生產產品，傾聽客戶需求、深入了解系統應用層面上的痛點及持續開發新產品以降低能耗，是定制化解決方案（CMS）極為重要且不可或缺的一環，是專為企業需求量身打造的內存解決方案。這些解決方案根據特定應用場景或環境的要求進行設計和優化，以提供最佳的性能、可靠性和成本效益。

定制化解決方案（CMS）通常涵蓋以下幾個方面：

• 內存容量和速度：根據應用程序的需要，定制不同容量和速度的內存模塊。
  
• 內存類型：提供適合特定需求的內存類型供選擇，如 DDR4、LPDDR4 等。
  
• 電源管理：優化內存的功耗特性，以延長電池壽命并降低能源消耗。
  
• 可靠性和耐用性：針對苛刻環境（如工業、醫療或軍事應用）設計具備有更高耐用性和可靠性的內存。
  
  

這些定制解決方案通常由專業的內存供貨商或制造商提供，并根據客戶的具體需求進行設計和開發，確保最佳的整體效能和系統兼容性。

通過提升產品附加價值，實現穩定的銷售及獲利，是 CMS 持續努力的目標。未來，CMS 將推出更多高價值的產品，不僅滿足客戶在節能減碳方面的需求，還能為環保和可持續發展做出更大的貢獻，共同打造更干凈、綠色的未來環境。

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關于華邦電子

華邦電子為全球半導體存儲解決方案領導廠商，主要業務包含產品設計、技術研發、晶圓制造、營銷及售后服務，致力于提供客戶全方位的利基型內存解決方案。華邦電子產品包含利基型動態隨機存取內存、行動內存、編碼型閃存和TrustME® 安全閃存，廣泛應用在通訊、消費性電子、工業用以及車用電子、計算機周邊等領域。華邦電子總部位于中國臺灣中部科學園區，在臺中與高雄設有兩座12寸晶圓廠，未來將持續導入自行開發的制程技術，為合作伙伴提供高質量的內存產品。此外，華邦在中國大陸及香港地區、美國、日本、以色列、德國等地均設有子公司，負責營銷業務并為客戶提供本地支持服務。

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