芯片制造流程中一個(gè)長(zhǎng)期被低估的環(huán)節(jié)——先進(jìn)封裝，正成為人工智能發(fā)展的下一個(gè)瓶頸。

用于驅(qū)動(dòng)AI的每一顆微芯片，都必須被封裝進(jìn)能夠與外部世界交互的硬件之中，即先進(jìn)封裝。然而，目前幾乎所有這一環(huán)節(jié)都集中在亞洲，且產(chǎn)能十分緊張。

隨著臺(tái)積電準(zhǔn)備在亞利桑那州新建兩座工廠，以及埃隆·馬斯克為其定制芯片計(jì)劃選擇英特爾合作，這一問(wèn)題正迅速成為行業(yè)焦點(diǎn)。

喬治城大學(xué)安全與新興技術(shù)中心的John VerWey表示：“如果企業(yè)未能提前進(jìn)行資本支出，以應(yīng)對(duì)未來(lái)幾年晶圓產(chǎn)能激增，這一環(huán)節(jié)可能很快成為瓶頸?！?/p>

在一次罕見(jiàn)采訪中，臺(tái)積電北美封裝解決方案負(fù)責(zé)人Paul Rousseau向CNBC表示，相關(guān)需求“正在顯著增長(zhǎng)”。

目前最先進(jìn)的封裝方法為CoWoS技術(shù)（Chip on Wafer on Substrate），Rousseau稱該技術(shù)正以高達(dá)80%的復(fù)合年增長(zhǎng)率擴(kuò)張。

AI芯片巨頭英偉達(dá)已預(yù)訂臺(tái)積電大部分最先進(jìn)封裝產(chǎn)能，而臺(tái)積電在該領(lǐng)域處于規(guī)模領(lǐng)先地位。

但在技術(shù)層面，英特爾已與臺(tái)積電處于同一水平。

英特爾在代工業(yè)務(wù)上尚未獲得大型外部客戶，但其封裝客戶包括亞馬遜和思科。

周二，馬斯克還選擇英特爾為SpaceX、xAI和特斯拉的定制芯片提供封裝服務(wù)，相關(guān)項(xiàng)目將落地其計(jì)劃在得克薩斯州建設(shè)的Terafab工廠。

英特爾目前大部分最終封裝在越南、馬來(lái)西亞和中國(guó)大陸完成，其部分先進(jìn)封裝則在美國(guó)新墨西哥州、俄勒岡州以及亞利桑那州錢德勒工廠進(jìn)行。CNBC曾于去年11月參觀該工廠。

隨著AI對(duì)芯片密度、性能與效率要求不斷提升，這一環(huán)節(jié)正受到更多關(guān)注。晶體管密度逐漸接近物理極限，通過(guò)封裝技術(shù)提升性能成為關(guān)鍵路徑。

Rousseau表示：“這是摩爾定律向三維空間的自然延伸。”

幾十年來(lái)，單個(gè)芯片（即裸片）通常從晶圓中切割出來(lái)，并封裝進(jìn)可連接計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、汽車和手機(jī)等設(shè)備的系統(tǒng)中。隨著AI帶動(dòng)芯片復(fù)雜度在近年激增，更先進(jìn)的封裝方式迅速發(fā)展。

如今，多顆裸片被集成為一顆更大的芯片，例如GPU。先進(jìn)封裝用于將這些裸片連接起來(lái)，并實(shí)現(xiàn)其與彼此及整個(gè)系統(tǒng)之間的通信。

Moor Insights & Strategy分析師Patrick Moorhead表示：“直到五六年前，還幾乎沒(méi)人這樣做?！彼a(bǔ)充稱，封裝曾被視為“附帶工作”，通常交由初級(jí)工程師處理?！暗F(xiàn)在顯然，它的重要性已與芯片本身不相上下。”

瓶頸顯現(xiàn)

英偉達(dá)已預(yù)訂臺(tái)積電大部分CoWoS產(chǎn)能，導(dǎo)致產(chǎn)能高度緊張。據(jù)報(bào)道，臺(tái)積電已將部分較簡(jiǎn)單工序外包給第三方企業(yè)，如日月光控股和安靠科技。

作為全球最大的外包封裝測(cè)試廠，日月光預(yù)計(jì)其先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)在2026年將實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)。公司正在中國(guó)臺(tái)灣建設(shè)大型新廠，其子公司矽品精密也已啟用新封裝廠，去年開幕儀式由英偉達(dá)CEO黃仁勛出席。

臺(tái)積電亦在中國(guó)臺(tái)灣擴(kuò)建兩座新封裝廠，并在亞利桑那州建設(shè)兩座封裝設(shè)施。

目前，即便是在美國(guó)亞利桑那州鳳凰城晶圓廠生產(chǎn)的芯片，臺(tái)積電仍將100%送回中國(guó)臺(tái)灣完成封裝。公司尚未披露美國(guó)封裝廠的完工時(shí)間表。

TechSearch International首席分析師Jan Vardaman表示：“若能在亞利桑那晶圓廠旁建設(shè)封裝能力，將極大提升客戶滿意度。”

她指出，這將減少芯片在亞洲與美國(guó)之間往返運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，從而縮短交付周期。

英特爾已在其亞利桑那州18A先進(jìn)制程工廠附近部署部分封裝能力。

盡管英特爾尚未為其18A代工業(yè)務(wù)贏得大型客戶，但其代工服務(wù)負(fù)責(zé)人Mark Gardner表示，公司自2022年以來(lái)已獲得封裝客戶，包括亞馬遜和思科。

英偉達(dá)也在考慮通過(guò)其對(duì)英特爾50億美元投資，使用其封裝服務(wù)。這一投資發(fā)生在美國(guó)政府于2025年投入89億美元支持英特爾之后數(shù)周。

Moorhead表示：“芯片公司希望向美國(guó)政府表明其愿意與英特爾合作，而在英特爾開展業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較低的路徑是封裝。”

當(dāng)被問(wèn)及英特爾是否可通過(guò)先進(jìn)封裝吸引芯片制造客戶時(shí)，Gardner表示，一些客戶確實(shí)存在這樣的“切入路徑”。

他補(bǔ)充稱：“所有環(huán)節(jié)集中在一個(gè)地方是有優(yōu)勢(shì)的?！?/p>

馬斯克可能成為英特爾芯片制造與封裝業(yè)務(wù)的早期客戶之一。

英特爾周二在領(lǐng)英發(fā)文稱，其“在規(guī)?；O(shè)計(jì)、制造和封裝超高性能芯片方面的能力”將助力馬斯克的Terafab項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)1太瓦算力的目標(biāo)。

從2D走向3D

許多芯片（如CPU）采用二維封裝，而更復(fù)雜的芯片（如GPU）則需要額外技術(shù)，這正是臺(tái)積電CoWoS的應(yīng)用領(lǐng)域。

在此類芯片中，一層高密度互連的中介層（interposer）可實(shí)現(xiàn)更緊密的連接，使高帶寬存儲(chǔ)能夠直接貼近芯片，從而有效突破“內(nèi)存墻”。

Rousseau表示：“計(jì)算芯片內(nèi)部無(wú)法容納足夠的內(nèi)存以充分發(fā)揮性能，而通過(guò)CoWoS，我們可以高效地將HBM緊密集成在計(jì)算單元旁。”

臺(tái)積電于2012年率先推出2.5D封裝技術(shù)，并不斷迭代升級(jí)。公司表示，英偉達(dá)Blackwell GPU是首款采用其最新一代CoWoS-L技術(shù)的產(chǎn)品。

正是這一最新產(chǎn)能，引發(fā)行業(yè)廣泛關(guān)注，因?yàn)橛ミ_(dá)已鎖定其中大部分資源。

英特爾的先進(jìn)封裝技術(shù)稱為嵌入式多芯片互連橋接（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，EMIB），與臺(tái)積電方案類似，但采用硅橋替代中介層。

Gardner表示，通過(guò)“僅在需要位置嵌入小塊硅片”，該方案具備成本優(yōu)勢(shì)。

各大廠商也在布局下一階段技術(shù)：3D封裝。

英特爾將其命名為Foveros Direct，臺(tái)積電則稱為SoIC。

Rousseau解釋稱：“不再是芯片并排放置，而是上下堆疊，使其幾乎像一顆芯片一樣運(yùn)行，從而帶來(lái)更高性能提升?！?/p>

他表示，臺(tái)積電基于SoIC的封裝產(chǎn)品還需數(shù)年時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

與此同時(shí)，存儲(chǔ)廠商如三星電子、SK海力士和美光科技也已建立自身先進(jìn)封裝工廠，通過(guò)3D堆疊技術(shù)生產(chǎn)高帶寬存儲(chǔ)器。

在加快芯片出貨的同時(shí)，存儲(chǔ)與邏輯芯片廠商也在推進(jìn)“混合鍵合”技術(shù)，以銅墊替代傳統(tǒng)凸點(diǎn)連接，從而提升堆疊密度。

Vardaman表示：“通過(guò)墊對(duì)墊連接，幾乎實(shí)現(xiàn)零距離，這不僅提升功耗表現(xiàn)，也改善電氣性能，因?yàn)槁窂皆蕉淘絻?yōu)?！?/p>

審核編輯 黃宇