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財經 | 產業動態

台積電先進封裝選嘉義!CoWoS是什麼?為什麼輝達、超微搶著要?

台積電先進封裝選嘉義!CoWoS是什麼?為什麼輝達、超微搶著要?
CoWoS分為2大部分,CoW是Chip-on-Wafer,指的是晶片堆疊製程;WoS是「Wafer-on-Substrate」,將晶片堆疊封裝在基板上。 (來源:台積電官網(https://reurl.cc/978ekO))
撰文者:中央社
中央社 2024.03.20
摘要
  1. 台積電將在嘉義科學園區設2座CoWoS先進封裝廠,預計2028年量產。
  2. 什麼是CoWoS封裝?為什麼輝達和超微,爭相採用台積電的CoWoS封裝?
  3. 還有哪些台灣廠商布局CoWoS和其他先進封裝?

台積電將在嘉義科學園區設2座CoWoS先進封裝廠,首座CoWoS廠預計5月動工,2028年量產。

什麼是CoWoS封裝?為什麼人工智慧(AI)晶片大廠輝達(Nvidia)和超微(AMD),爭相採用台積電的CoWoS封裝?有哪些廠商參與競爭?未來產能規劃?關鍵整理一次看。

什麼是「先進封裝」?先進封裝有哪些技術?

不同功能的晶片處理器、記憶體和關鍵元件加速整合,體積更微型化,性能要求更高,使得晶圓製造技術更複雜。為突破半導體製造的物理侷限,小晶片技術(Chiplet)冒出頭,可因應晶片高度整合且微型化的設計需求。

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「先進封裝技術」在晶片微縮製程中,扮演關鍵角色,能提高晶片運算速度、降低功耗,並加速晶片傳輸速度。

先進封裝技術涵蓋:

  • 晶圓級扇入扇出型(Fan-out/Fan in)封裝。
  • 內埋式封裝。覆晶組裝(Flip-Chip assembly)。
  • 2.5D/3D晶片堆疊封裝。

台積電積極布局3D晶片製造與封裝,包辦3D晶片製造和封裝製程一條龍,包括:

  • 前段3D製程:SoIC半導體製程整合
  • 後段3D製程:CoWoS及InFO等封裝

CoWoS封裝是什麼?

CoWoS是台積電3D晶片製程後段封裝的一項技術,主要可分為2大部分:

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  1. CoW(Chip-on-Wafer)晶片堆疊製程:主要在晶圓廠內透過65奈米製造,並進行矽穿孔蝕刻等作業,包括中介層(interposer)處理,以及把晶片連結至中介層。
  2. WoS(Wafer-on-Substrate)製程:將晶片堆疊封裝在基板上,包括在基板上切割與封裝。

為什麼台積電要擴充CoWoS封裝產能?

生成式人工智慧(Generative AI)應用,帶動高階AI伺服器需求。AI晶片是AI伺服器運算的關鍵大腦,輝達和超微是主導AI晶片設計的2大廠商,不僅都在台積電下單投片,也都採用台積電的CoWoS先進封裝,這使得台積電CoWoS產線供不應求,促使台積電積極擴充產能。

產業人士指出,CoWoS封裝所需中介層材料,因高精度設備不足和關鍵製程複雜,使得中介層材料供不應求,也牽動CoWoS封裝排程及AI晶片出貨。

台積電未來擴充CoWoS產能的計劃是什麼?

台積電總裁魏哲家在1月中旬法人說明會中表示,AI晶片先進封裝需求持續強勁,供不應求狀況可能延續到2025年,今年先進封裝產能持續規劃倍增,2025年持續擴充先進封裝產能。

魏哲家說,台積電布局先進封裝技術已超過10年,預估包括CoWoS、3D IC、SoIC等先進封裝,未來數年年複合成長率至少可超過50%,台積電持續研發下一代CoWoS先進封裝技術。

行政院副院長鄭文燦3月18日在嘉義縣政府宣布,台積電將在嘉義科學園區設2座CoWoS先進封裝廠,首座CoWoS廠預計5月動工、2028年量產。台積電也證實,進駐嘉義科學園區設先進封裝廠,因應市場對半導體先進封裝產能強勁需求。

還有哪些台灣廠商布局CoWoS和其他先進封裝?

由於台積電CoWoS產能供不應求,產業人士透露,輝達已向封測廠增援先進封裝產能。其中,艾克爾(Amkor)2023年第4季起逐步提供,日月光投控旗下矽品今年第1季也開始加入。

日月光投控2024年資本支出規模,較去年大增40%至50%。65%用於封裝、特別是先進封裝項目。日月光投控預期,今年在先進封裝與測試營收占比更高,AI相關高階先進封裝收入將翻倍,今年相關營收增加至少2.5億美元。

半導體封測廠力成也擴大先進封裝產能,有別於CoWoS架構。力成主要布局扇出型基板封裝(fan out on substrate)技術,整合特殊應用晶片(ASIC)和高頻寬記憶體(HBM)先進封裝架構。

晶圓測試廠京元電因應CoWoS先進封裝後的晶圓測試需求,今年相關晶圓測試產能將擴充超過2倍,預估今年AI相關業績占京元電整體業績比重可到10%。

全球先進封裝市場和主要大廠現況為何?

包括台積電、美國英特爾(Intel)、韓國三星(Samsung)等整合元件製造廠(IDM),以及半導體後段專業封測委外代工(OSAT),如台灣日月光投控、艾克爾(Amkor)、中國江蘇長電等,布局2.5D先進封裝,這6家廠商囊括全球超過80%的先進封裝晶圓產能。

此外,日本索尼(Sony)、力成、美國德州儀器(TI)、韓國SK海力士(SK Hynix)、聯電等,也布局先進封裝產能。

台積電未來在CoWoS月產能規劃為何?

產業人士分析,去(2023)年7月到去年底,台積電積極調整CoWoS先進封裝產能,已逐步擴充並穩定量產。

去年12月台積電CoWoS月產能增加到1.4萬片至1.5萬片,預估到今(2024)年第4季,台積電CoWoS月產能將大幅擴充到3.3萬片至3.5萬片。

責任編輯:倪旻勤

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