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芯片半导体

先进封装成AI芯片新战场:台积电CoWoS产能告急

当所有人的目光都盯着 3 纳米、2 纳米谁先量产时,AI 芯片真正的瓶颈悄悄转移到了一个曾经不起眼的环节——封装。路透社 11 月 6 日发自台北的报道指出,全球 AI 基础设施竞赛正把数十亿美元的投资砸向先进封装,这个一度被视为“配角”的工艺,如今已成为造出最强 AI 处理器的关键卡点。

英伟达直接出资,扶持台积电之外的 CoWoS 产能

报道的核心爆料是:由于台积电产能紧张,英伟达正在提供数十亿美元的融资,帮助日月光投控旗下的矽品(SPIL)扩建 CoWoS 封装产能。一位知情的行业高管透露,这笔资金将用于新建厂房和购置设备,其规模此前从未被披露。英伟达对此未予置评,日月光则表示不对涉及客户的市场传闻发表评论。

CoWoS(chip-on-wafer-on-substrate,基板上芯片)是目前最尖端的先进封装技术之一:它把处理器、内存等多颗芯片并排集成在同一块中介层基板上,让它们像一个整体一样高速协同工作。这项技术被英伟达、AMD、博通广泛采用,自研 AI 芯片的云厂商也在用。而掌握这项技术的主要是台积电——全球最大的芯片代工厂,在高端先进封装领域占据主导地位。

问题在于,AI 芯片需求的增速已经超过了封装产能的增速。台积电的 CoWoS 产能再紧张,也架不住英伟达、AMD、博通和一众云厂商同时排队。于是,芯片设计公司开始寻找台积电之外的第二供应来源,英伟达直接掏钱扶持矽品,就是最明确的信号。

从“保护壳”到“性能倍增器”:封装的角色变了

几十年来,封装的任务很简单:保护芯片、提供与电路板的电气连接。但先进封装改变了这个定位——它把处理器、内存等多个芯片封装进同一个封装体,让它们作为一个系统更快地协同工作。

这种转变的背景是晶体管微缩越来越难、越来越贵,靠缩小晶体管换性能的老路正在变窄。对 AI 芯片而言,先进封装尤其关键:训练和运行大模型需要在处理器与附近内存之间搬运海量数据,缩短数据搬运的时间,就等于直接加快模型训练和推理的速度。

前英特尔首席执行官、现 Playground Global 合伙人帕特·基辛格在台北接受采访时说:“封装过去就是你根本不用操心的东西。”他估计,先进封装未来可能占到一颗芯片产品价值的一半,因为今天的一颗 GPU 或 CPU 里可以集成 10 颗甚至多达 20 颗芯片。

研究机构 Yole Group 的预测也印证了这种地位变化:先进封装的收入将在 2026 年首次超过传统封装,全年相关资本支出预计接近 280 亿美元。

寻找台积电替代方案:面板级封装登场

台积电产能吃紧,给了规模较小的供应商机会。台湾封测厂商力成科技(Powertech,PTI)就是其中之一。其董事长蔡笃恭今年 8 月对记者表示:“所有人都在寻找台积电之外的解决方案,他们不想完全依赖台积电。”

力成押注的是面板级封装:用更大的矩形面板代替圆形晶圆作为封装载板,每次生产能容纳更多芯片、浪费的材料也更少——随着 AI 处理器越做越大、越做越复杂,这一点优势会被放大。力成正在与 AMD、博通合作验证这项技术能否用于更大、更复杂的 AI 与高性能计算封装。其高级副总裁林嘉彬表示:“现在最重要的是产能”,客户正在等公司扩大生产。

力成计划与博通在新加坡投资 4 亿美元成立先进封装合资公司,生产最快可能在 2028 年启动。台积电自己也在开发面板级技术 CoPoS(chip-on-panel-on-substrate),今年 4 月已建成中试线,预计几年内投产,但 CoWoS 仍是台积电 AI 封装的主力技术。

AMD 同样在大举布局。公司已宣布在台湾半导体产业投资超过 100 亿美元,其中包括与日月光、矽品、力成在先进封装上的合作。AMD 首席执行官苏姿丰今年 10 月在台北接受路透社采访时表示:“CoWoS 和先进封装对我们未来的高性能计算超级重要。台积电在先进封装方面一直是出色的合作伙伴,我们会继续深化合作。是的,我们确实需要更多的整体产能。”

就连云厂商也在关注这条技术路线。微软 Azure 硬件负责人拉尼·博卡尔表示,面板级封装可以减少大尺寸 AI 芯片封装的材料浪费,不过微软尚未决定是否采用、何时采用。

设备厂商也闻风而动

封装热潮还为半导体设备厂商打开了一个新市场。这些公司传统上聚焦芯片制造的前道工序——在硅片上构建电路,而先进封装属于后道环节,把芯片、内存等部件组装成完整的高性能单元。

东京电子台湾总裁中马圣二表示,先进封装市场的增长速度远快于芯片制造设备市场,尽管规模仍然较小。应用材料公司副总裁斯里·凯萨普拉加达则表示,包括面板级技术在内的先进封装市场有望在三到五年内显著增长,“这是近期的事,不是十年、十五年以后的事”。

影响与展望:制程竞赛之外,第二条战线已开辟

先进封装崛起意味着芯片竞争的维度正在扩展:过去比的是谁的制程更先进,现在还要比谁能把更多芯片高效地“拼”在一起。台积电在 CoWoS 上的主导地位短期内难以撼动,但英伟达出资扶持矽品、AMD 百亿美元布局台湾封装产能、力成与博通合资建厂,说明产业链正在主动培育第二、第三供应来源,分散对单一供应商的依赖。

对中国读者而言,这条新闻也有另一层含义:先进封装正在成为半导体供应链的新卡点。台积电 11 月 2 日三星会长视察横滨封装实验室、10 月封测涨价潮等消息接连出现,都指向同一个趋势——当制程微缩逼近物理极限,封装能力正在决定 AI 芯片能造多快、造多少。谁掌握了先进封装产能,谁就握住了 AI 算力竞赛的另一张入场券。

接下来值得关注的节点包括:矽品在英伟达资助下的扩产进度、力成与博通新加坡合资厂的落地情况,以及台积电 CoPoS 中试线向量产的推进速度。封装这场仗,才刚刚打响。

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