
隨著人工智慧快速發展,晶片製造過程中常被忽略的「先進封裝」正成為下一個潛在瓶頸。目前幾乎所有推動AI的微晶片都必須進行先進封裝才能與外部系統互動,但這項製程絕大多數在亞洲進行,且產能嚴重供不應求。不過,隨著台積電(TSM)準備在美國亞利桑那州動工興建兩座新廠,以及科技巨頭馬斯克選擇由Intel(INTC)為其雄心勃勃的客製化晶片計畫提供支援,先進封裝技術已躍升為市場焦點。喬治城大學安全與新興技術中心的專家警告,如果企業沒有主動增加資本支出來應對未來幾年晶圓廠產量的激增,封裝環節很快就會演變成嚴重的產業瓶頸。
台積電CoWoS產能年增率飆升80%
根據台積電北美封裝解決方案負責人的說法,先進封裝的數據正在以非常驚人的速度成長。目前台積電最先進且被廣泛使用的方法稱為CoWoS(基板上晶圓上晶片封裝),其年複合成長率高達驚人的80%。身為AI領域的領頭羊,輝達(NVDA)已經預訂了台積電絕大多數的最先進產能,進一步鞏固了台積電在封裝領域的產量霸主地位。
Intel(INTC)獲亞馬遜與馬斯克大單加持
在技術層面上,Intel(INTC)具備與台積電並駕齊驅的實力。雖然這家美國晶片大廠在爭取晶圓代工業務的大型外部客戶時面臨挑戰,但其先進封裝客戶群已成功納入亞馬遜(AMZN)與思科(CSCO)。近期馬斯克也選擇交由Intel(INTC)為旗下太空探索科技公司、xAI以及特斯拉(TSLA)封裝客製化晶片,以支援其位於德州的Terafab超級工廠計畫。目前Intel(INTC)的大部分最終封裝在越南、馬來西亞和中國進行,而最先進的封裝製程則保留在美國新墨西哥州、俄勒岡州與亞利桑那州的廠區。
延續摩爾定律!先進封裝成AI算力推手
隨著AI對運算力、效能與效率的需求不斷推升,晶片製造商正競相打造最優質的硬體設備。當電晶體密度逐漸逼近物理極限時,全新的矽封裝方法成為突破關鍵,這被業界視為將摩爾定律延伸至第三維度的自然發展。過去幾十年來,晶片僅是從單一晶圓上切割下來並進行基本封裝;但隨著AI技術的爆發,晶片複雜度急遽上升,現在需要將邏輯晶片與高頻寬記憶體等多個裸晶封裝在一起,形成如圖形處理器的大型晶片。過去封裝常被視為次要步驟,如今其重要性已與晶片本身不相上下。
產能大爆滿!台積電外包大廠日月光(ASX)
由於輝達(NVDA)預訂了台積電大部分領先的CoWoS技術產能,在訂單全滿的狀況下,台積電已將部分較簡單的製程步驟外包給專業廠商,例如日月光(ASX)與艾克爾(AMKR)。身為全球最大的半導體委外封測大廠,日月光(ASX)預期先進封裝營收將在2026年呈現翻倍成長。為因應龐大需求,日月光(ASX)正在台灣興建大型新廠,去年其子公司矽品的新封裝廠開幕時,輝達(NVDA)執行長黃仁勳也親自出席站台。
台積電與Intel(INTC)加速擴充美國本土產能
除了在台灣增建兩座新封裝廠外,台積電也在美國亞利桑那州興建兩座封裝設施。目前即使是在亞利桑那州先進晶圓廠製造的晶片,仍需全數送回台灣進行封裝。專家指出,若能在亞利桑那州廠區旁直接具備封裝能力,將省去跨國運輸的時間成本,大幅縮短交貨週期。另一方面,Intel(INTC)已經在其亞利桑那州新建的先進18A晶圓廠附近進行部分封裝作業,這讓客戶能享受到「一站式服務」的優勢,透過先進封裝業務的切入,Intel(INTC)也更有機會吸引晶片公司進一步使用其晶圓製造服務。
突破記憶體之牆!記憶體大廠美光(MU)參戰
為了打破運算速度受限於記憶體的「記憶體之牆」,台積電的CoWoS技術透過中介層的高密度佈線,讓高頻寬記憶體能直接安裝在運算晶片旁。輝達(NVDA)最新的Blackwell架構晶片正是採用台積電最新一代的CoWoS-L技術。相較之下,Intel(INTC)則主推EMIB技術,透過嵌入微小的矽橋來取代中介層,進而取得成本優勢。展望未來,各大廠皆積極投入3D封裝技術,如台積電的SoIC與Intel(INTC)的Foveros Direct,將晶片垂直堆疊以獲取更高層級的效能。同時,包含三星、SK海力士與美光(MU)等記憶體大廠也正運用3D封裝堆疊記憶體,並積極研發混合鍵合技術,以更短的傳輸路徑進一步提升晶片效能表現。
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