【科技小辭典】系統單晶片（SoC）如何推動全球科技產業發展？

記者孫敬／整理報導

在科技快速迭代的今日，不論是手中的智慧型手機、家中的智慧家電，甚至是日漸普及的電動車和AI裝置，都需仰賴系統單晶片（SoC, System on Chip）強大運算能力。這顆將多項功能濃縮在單一晶片上的微小部件，不僅是現代電子產品得以輕薄、高效的關鍵，更在全球半導體產業鏈中扮演著舉足輕重的角色。台灣，憑藉其完整的產業聚落與領先全球的技術實力，正逐步成為SoC設計、製造與封測的全球核心。

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SoC是什麼？一顆晶片搞定所有事

過去，電子產品的運作需要多個獨立的晶片各司其職，例如一個負責中央處理（CPU）、一個處理圖形（GPU）、另一個管理記憶體，還有各種通訊晶片等。這種分散式的設計導致產品體積龐大、電路複雜、功耗高，且晶片間資料傳輸的速度也受限。

自從SoC的出現徹底改變了這種局面，可以把它想成是一座微型城市，將CPU、GPU、記憶體控制器、影像處理器（ISP）、AI加速器、音訊處理單元，甚至無線通訊模組（如Wi-Fi、藍牙、5G）等所有核心功能，全部整合到一塊矽晶片上。

這種高度整合的設計，帶來了多重效益，除了體積大幅縮小，讓智慧型手機、穿戴裝置等產品得以做得更輕、更薄，由於各功能模組在晶片內部直接互連，資料傳輸速度更快、整體運算效率更高，伴隨功耗大幅降低，減少了晶片間傳輸的能量消耗，也延長了電池續航力。最重要的是成本也比過往還低，因為生產單一高整合晶片比生產多個獨立晶片並進行組裝更有效率。

台灣的SoC實力成全球科技的幕後英雄

台灣在全球SoC產業鏈中，從晶片設計、晶圓製造到後段的封裝測試，扮演著不可或缺的「樞紐」角色。在晶圓製造方面，台積電先進製程技術，已開始量產3奈米同時積極研發的2奈米，是全球各大品牌手機、AI晶片及高性能運算SoC的基石。例如，2024年中，台積電的3奈米車用SoC製程良率已突破85%，並取得多國車規認證，為全球自駕車與智慧汽車的發展提供關鍵晶片。此外，台積電在先進封裝技術如CoWoS和SoIC（3D堆疊）的投入，也為需要高頻寬記憶體（HBM）的AI晶片和高效能運算SoC提供了強大支撐，預計2025年CoWoS產能將翻倍。

在IC設計領域，聯發科天璣系列SoC廣泛應用於全球智慧型手機市場，2024年10月推出的第四代天璣9400晶片，整合了AI推論、5G通訊和影像處理，並採用台積電3奈米製程，OPPO Find X8s、vivo X200s等手機均已採用。此前，聯發科也與輝達（NVIDIA）合作，共同開發Dimensity Auto智慧座艙系統單晶片（SoC）C-X1、C-Y1、C-M1 和 C-V1，為台灣在汽車電子領域開闢新戰場。

SoC如何塑造我們的智慧生活與產業未來？

SoC的廣泛應用，已全面重塑我們的生活面貌，並驅動產業的轉型升級。在智慧型手機與個人裝置方面，全球SoC出貨量每年高達18億片。蘋果A系列晶片、高通Snapdragon系列、聯發科天璣系列等SoC，都是這些裝置的核心。它們將強大運算、連網、多媒體功能集於一身，讓手機、平板與穿戴裝置輕巧而功能強大。

車用電子是SoC應用的另一個爆發點。2025年將是車用SoC量產的重要年度。台積電的車規認證製程，讓NVIDIA DRIVE Thor、Qualcomm Snapdragon Ride Flex等自駕晶片得以實現。聯發科與國際車廠合作開發的ADAS晶片，正加速自駕輔助系統和智慧座艙的普及。台灣車用晶片出貨量預計在2024至2025年間年增約22%。

AI伺服器與資料中心則是SoC引領高效能運算的領域。隨著AI需求爆炸性成長，輝達、超微（AMD）等大廠紛紛採用台積電HPC（高效能運算）SoC製程。輝達與台灣的聯發科、鴻海、緯創、廣達等ODM製造商合作，共同構築全球AI供應鏈，使台灣伺服器與AI晶片封裝產值飆升。預計2025年，AI SoC封裝產值有望突破450億美元。

此外，SoC也深入物聯網（IoT）裝置。台灣廠商的物聯網SoC出貨量年增長15%，廣泛應用於智慧家居、能源監控、生醫設備、工業自動化等多個生活層面，讓萬物互聯的智慧生活成為可能。

台灣SoC產業如何保持領先？

根據Strategy Analytics報告，全球SoC市場規模在2023年已達約1350億美元，預計2025年將突破1800億美元，年複合成長率近10%。台灣半導體產業2024年整體產值逾1650億美元，SoC設計營收占比持續攀升。然而，SoC產業的發展也面臨多重挑戰。

技術門檻與成本壓力： 隨著2奈米、3奈米等先進製程普及，製造成本與良率控制難度同步提升。高整合度SoC的龐大功耗和散熱問題，尤其在AI和車用應用中更為突出。晶片複雜度激增也對電子設計自動化（EDA）工具的需求帶來挑戰，並對高階晶片設計人才的需求日益旺盛。

全球地緣政治與供應鏈： 面對地緣政治變局與供應鏈重組，台灣半導體產業正積極調整策略，降低對特定區域產業鏈依賴，並強化與美國、日本、歐洲等科技巨頭的策略夥伴關係。

為應對這些挑戰，台灣產業正持續深化技術研發。業界透過先進封裝技術、AI協同設計及EDA工具來優化設計流程，並積極培養晶片設計人才。台灣政府也積極推動「半導體產業創新方案」、產學合作及新世代人才培育計畫，打造以台灣為核心的SoC產業創新生態系。國家級資金的挹注，也推升台灣晶片自主與研發創新在全球舞台的影響力。

展望未來，台灣SoC發展將聚焦於迎合AI運算需求、提升電源管理與熱能控制技術，以及突破封裝集成技術，如Chiplet與CoWoS系統級晶圓（SoW）的應用。台積電2024年推出的SoW-X技術及2027年計畫量產，將推動SoC在單晶片內整合更多高頻寬記憶體等元件，新興技術如異質整合、開放指令集（RISC-V）與綠色低碳設計，將帶來結構性升級機會。

根據日商環球訊息有限公司（GII）報告顯示，SoC市場產值預期將超過2,741.3億美元，年複合成長達8.01%。

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