臺積電又要擴(kuò)產(chǎn)CoWoS產(chǎn)能，先進(jìn)封裝有無對手？

隨AI 需求全面引爆，臺積電2023 年啟動CoWoS 大擴(kuò)產(chǎn)計劃，近日業(yè)內(nèi)傳出，臺積電本月對臺系設(shè)備廠再發(fā)動新一波「有感」追單，交機(jī)時間預(yù)計落在今年第四季，因此，今年底月產(chǎn)能有機(jī)會比公司目標(biāo)的倍增、市場推估的3.5 萬片再進(jìn)一步拉高，可能來到4 萬片以上。

臺積電全力沖刺CoWoS產(chǎn)能，目標(biāo)2024年翻倍成長，2025年也將持續(xù)擴(kuò)增。公司去年一開始先將部分InFO產(chǎn)線從龍?zhí)兑浦聊峡疲渤隹臻g擴(kuò)產(chǎn)，爾后臺中AP5也從原本規(guī)劃擴(kuò)充CoWoS中的WoS，后也拍板要一并擴(kuò)充CoW，另規(guī)劃中的銅鑼、嘉義廠也評估再增加產(chǎn)能。

綜合設(shè)備業(yè)者消息，臺積電自2023年4月重啟對CoWoS設(shè)備的下單，第二、三波追加則分別落在6月、10月，之后多是零星增單。不過，本月有新一波的積極追單，將在第四季交貨。市場原先推估，CoWoS月產(chǎn)能于2024年底將達(dá)到3.2~3.5萬片，如今有可能來到4萬片以上。

SoIC部分，繼AMD之后，蘋果也規(guī)劃導(dǎo)入該制程，擬采取SoIC搭配Hybrid molding（熱塑碳纖板復(fù)合成型技術(shù)），目前正小量試產(chǎn)中。為滿足客戶需求，臺積電也持續(xù)上修產(chǎn)能規(guī)劃，去年底SoIC月產(chǎn)能約2,000片，目標(biāo)今年底達(dá)近6,000片，2025年月產(chǎn)能目標(biāo)再倍增逾1倍，有可能達(dá)到1.4~1.5萬片。


什么是CoWoS封裝技術(shù)？

CoWoS是Chip on Wafer on Substrate的縮寫，是一種先進(jìn)的芯片封裝技術(shù)，它可以將多個不同的芯片（如邏輯芯片和內(nèi)存芯片）通過一個硅基板（中介層）連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)芯片之間的高速數(shù)據(jù)傳輸和高效能運(yùn)算。CoWoS技術(shù)屬于2.5D封裝技術(shù)，因為它在二維平面上實(shí)現(xiàn)了多個芯片的集成，但又利用了三維堆疊的優(yōu)勢。

CoWoS技術(shù)是臺積電的專利技術(shù)，它于2011年首次開發(fā)，并在高性能計算（HPC）領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如AMD和NVIDIA的GPU。CoWoS技術(shù)不僅可以提升芯片的性能和功能，還可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和降低成本。


CoWoS封裝技術(shù)有什么好處？

提升性能：CoWoS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)芯片之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，提高芯片的運(yùn)算速度和帶寬，同時降低功耗和熱阻，提升芯片的性能和效率。

增加功能：CoWoS技術(shù)可以集成不同種類和不同工藝節(jié)點(diǎn)的芯片，實(shí)現(xiàn)多種功能的組合和優(yōu)化，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

縮短周期：CoWoS技術(shù)可以在晶圓層級上進(jìn)行封裝，減少了封裝過程中的步驟和時間，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期和上市時間。

降低成本：CoWoS技術(shù)可以利用現(xiàn)有的芯片制造工藝和設(shè)備，無需投入額外的資金和資源，降低了產(chǎn)品的制造成本和風(fēng)險。

別的封裝大廠有沒有機(jī)會替代？

2023 年以來，AIGC 迅速發(fā)展，帶動 AI 芯片與 AI 服務(wù)器熱潮，而由臺積電推出、被稱為 CoWoS 的 2.5D 先進(jìn)封裝技術(shù)更是扮演關(guān)鍵角色。然而，突如其來的需求讓臺積電應(yīng)接不暇，面對此情況，傳統(tǒng)封測大廠如日月光、Amkor 也相繼展現(xiàn)技術(shù)實(shí)力，并未打算在此領(lǐng)域缺席。

例如，日月光的 FOCoS 技術(shù)能整合 HBM 與核心運(yùn)算元件，將多個芯片重組為扇出模組，再置于基板上，實(shí)現(xiàn)多芯片的整合。其在今年五月份發(fā)表的 FOCoS-Bridge 技術(shù)，則能夠利用硅橋 (Si Bridge) 來完成 2.5D 封裝，助力打造 AI、數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器應(yīng)用所需之高階芯片。

此外，日月光旗下矽品的 FO-EB 技術(shù)，亦是整合核心運(yùn)算元件與 HBM 的利器，從下圖來看，該技術(shù)不使用硅中介層，而是透過硅橋與重分布層 (RDL) 實(shí)現(xiàn)連結(jié)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn) 2.5D 封裝。

而另一家封測大廠 Amkor（安靠）除了與三星（Samsung）共同開發(fā) H-Cube 先進(jìn)封裝解決方案以外，也早已布局“類 CoWoS 技術(shù)”，其透過中介層與 TSV 技術(shù)能連接不同芯片，同樣具備 2.5D 先進(jìn)封裝能力。

而中國封測大廠江蘇長電的 XDFOI 技術(shù)，則是利用 TSV、RDL、微凸塊技術(shù)來整合邏輯 IC 與 HBM，面向高性能計算領(lǐng)域。

近來高階 GPU 芯片需求驟升，臺積電 CoWoS 產(chǎn)能供不應(yīng)求，NVIDIA 也積極尋求第二甚至第三供應(yīng)商的奧援，日月光集團(tuán)已然憑藉其 2.5D 封裝技術(shù)參與其中，而 Amkor 的類 CoWoS 技術(shù)也磨刀霍霍，足以說明傳統(tǒng)封測大廠即便面對晶圓代工廠切入先進(jìn)封裝領(lǐng)域的威脅，仍有實(shí)力一戰(zhàn)。

再就產(chǎn)品別來看，晶圓廠先進(jìn)封裝技術(shù)鎖定一線大廠如 NVIDIA、AMD；而其他非最高階的產(chǎn)品，仍會選擇日月光、Amkor、江蘇長電等傳統(tǒng)封測廠進(jìn)行代工。整體來看，在不缺席先進(jìn)封裝領(lǐng)域，并且掌握逐步擴(kuò)張之既有封裝市場的情況下，傳統(tǒng)封測大廠依舊能保有其市場競爭力。


全球加入先進(jìn)封裝爭奪戰(zhàn)

隨著先進(jìn)封裝迅速成為全球芯片沖突的新戰(zhàn)線，一些人認(rèn)為早就應(yīng)該這樣做了。

加利福尼亞州共和黨眾議員杰伊·奧伯諾特是國會人工智能（AI）核心小組的副主席之一，他指出，“我們不能忽視封裝，因為兩者缺一不可。如果封裝仍在海外進(jìn)行，即使我們100％的芯片制造都在本國進(jìn)行也無濟(jì)于事。”

組裝、測試和封裝通常被視為后端制造，與制造功能以十億分之一米為單位的芯片的前端業(yè)務(wù)相比，創(chuàng)新較少，附加值較低。然而，隨著新技術(shù)使芯片得以組合、堆疊并提高其性能，半導(dǎo)體行業(yè)的復(fù)雜程度正在迅速提高，這被行業(yè)高管稱為一個拐點(diǎn)。

彭博情報公司技術(shù)分析師查爾斯·沈表示，先進(jìn)的封裝技術(shù)是一個關(guān)鍵的解決方案。它不僅提高了芯片處理速度，更重要的是實(shí)現(xiàn)了各種芯片類型的無縫集成。因此，這將重塑半導(dǎo)體制造業(yè)的格局。

人工智能應(yīng)用所需的大功率半導(dǎo)體必須使用這種技術(shù)。事實(shí)上，一種被稱為CoWoS的特殊封裝的短缺，是英偉達(dá)人工智能芯片生產(chǎn)的一個關(guān)鍵瓶頸。

臺積電先進(jìn)封裝技術(shù)副總裁何俊10月份在臺北舉行的一次會議上說，雖然臺積電研究這項技術(shù)已有12年之久，但它直到今年才開始起步，其正在瘋狂地建設(shè)產(chǎn)能。

美光公司正在印度建立一個價值27.5億美元的后端工廠，英特爾同意在波蘭建一個價值46億美元的組裝和測試工廠，并在馬來西亞投入約70億美元建先進(jìn)封裝工廠。韓國SK海力士2022年表示計劃投資150億美元在美國建一個封裝工廠。

英特爾CEO帕特·基辛格在接受采訪時表示，英特爾目前在封裝領(lǐng)域擁有一些非常獨(dú)特的技術(shù)。

這讓一些分析師預(yù)測，該領(lǐng)域的公司將迎來紅利。麥肯錫認(rèn)為，用于數(shù)據(jù)中心、人工智能加速器和消費(fèi)電子產(chǎn)品的高性能芯片將為先進(jìn)封裝技術(shù)創(chuàng)造最大需求。

Jeffries的分析師在9月14日的一份報告中寫道，使用先進(jìn)封裝技術(shù)的芯片出貨量預(yù)計將在未來18個月內(nèi)增加10倍，但如果先進(jìn)封裝技術(shù)成為智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，這一數(shù)字可能會飆升至100倍。

在過去的五十年里，芯片的性能不斷提高，這在很大程度上得益于生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步。現(xiàn)在，芯片元件包含多達(dá)數(shù)百億個微小晶體管，這些晶體管賦予了芯片存儲或處理信息的能力。但現(xiàn)在，這條以英特爾創(chuàng)始人名字命名的摩爾定律發(fā)展之路正遭遇根本性的障礙，使得改進(jìn)變得更加困難，實(shí)現(xiàn)起來也更加昂貴。

摩爾定律指出芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番。隨著進(jìn)展速度的放緩，許多公司無法以一半的成本、兩倍的速度和更低的功耗水平提升晶體管數(shù)量，業(yè)界開始更多地依賴先進(jìn)的封裝技術(shù)來彌補(bǔ)不足。