先進封裝，供不應(yīng)求！大廠再度擴產(chǎn)

作者：鵬程

最近有消息稱臺積電以總價約200億新臺幣買下群創(chuàng)5.5代LCD面板廠。

群創(chuàng)今年七月發(fā)布公告表示，為助力公司運營及未來發(fā)展動能，充實運營資金，計劃出售南科D廠區(qū)（5.5代廠）TAC廠相關(guān)不動產(chǎn)。為配合業(yè)務(wù)需求暨爭取時效，呈請董事會授權(quán)董事長洪進揚于不低于擬處分資產(chǎn)在最近期財務(wù)報表上之帳面價值，參考專業(yè)估價報告及市場行情信息（同等規(guī)模廠房重置成本），與本案潛在交易對象協(xié)商處分條件及簽署買賣相關(guān)合約。

之前一直有傳聞稱，美光、封測大廠南茂和臺積電都在競購群創(chuàng)5.5代廠。近期的消息顯示，臺積電有意向以200億新臺幣買群創(chuàng)南科四廠，將用來擴充先進封裝甚至后續(xù)先進制程生產(chǎn)使用。業(yè)界預(yù)期，購置用途有望包含先進封裝后續(xù)擴產(chǎn)備案、研發(fā)新型態(tài)封裝后續(xù)導(dǎo)入量產(chǎn)的備案用地，甚至后續(xù)3nm以下先進制程在南科擴充時的彈性用地等。

臺積電嘉義廠是CoWoS重鎮(zhèn)，但近期因為遺跡問題卡關(guān)，如果臺積電順利搶到臺南四廠，有機會緩解吃緊的CoWoS產(chǎn)能。不難看出，臺積電正再次發(fā)力先進封裝產(chǎn)能。

?01、最近多家先進封裝巨頭擴產(chǎn)

中國臺灣供應(yīng)鏈表示，臺積電先進封裝CoWoS產(chǎn)能需求依然強勁，即使2024年實現(xiàn)產(chǎn)能翻倍并與專業(yè)封測代工廠（OSAT）企業(yè)合作，仍無法完全滿足客戶的需求。目前來看，臺積電的先進封裝，供不應(yīng)求。

為了滿足客戶需求，一方面臺積電在積極擴產(chǎn)，另一方面，臺積電將溢出訂單釋出，由Amkor（安靠）、日月光等封測工廠分擔(dān)，這些分包商已啟動WoS環(huán)節(jié)或CoW環(huán)節(jié)的產(chǎn)能擴增項目，其中多家先進封裝巨頭傳出擴產(chǎn)計劃。

日月光：近三個月來，日月光投控已斥資221.42億新臺幣，投入購置設(shè)備和廠務(wù)設(shè)施，透露集團積極強化量能，蓄勢待發(fā)迎接產(chǎn)業(yè)成長盛況。日月光投控高度看好先進封裝業(yè)務(wù)后市，今年初原本預(yù)期先進封裝營收將增加2.5億美元，隨著需求比預(yù)期更強，日期上修該金額預(yù)估值，并樂觀預(yù)期增長態(tài)勢將延續(xù)至明年。日月光投控說明，原本預(yù)估先進封裝業(yè)務(wù)占整體封測營收比重約4%至5%，目前看來占比將超過5%，相關(guān)比重明年持續(xù)壯大，看好明年整體先進封裝營收會再倍增。此外，日月光投控近日宣布，子公司日月光董事會決議通過斥資新臺幣52.63億元，向關(guān)系人宏璟建設(shè)(2527-TW)購入其持有K18廠房，以因應(yīng)公司未來擴充先進封裝之產(chǎn)能需求。日月光為配合高雄廠營運成長，購入位于楠梓科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)第一園區(qū)之K18新建廠房，主要設(shè)置晶圓凸塊封裝和覆晶封裝制程之生產(chǎn)線，除擴充先進封裝之生產(chǎn)量能外，期以最佳產(chǎn)能配置提升日月光半導(dǎo)體在第一園區(qū)之封裝及測試一元化服務(wù)效能，繼續(xù)強化公司整體之發(fā)展。

Amkor：另一家半導(dǎo)體產(chǎn)品封裝和測試服務(wù)提供商Amkor近日傳出，完成了韓國仁川松島K5工廠擴大2.5D先進封裝產(chǎn)能的投資，產(chǎn)能較去年第二季度增長約三倍。預(yù)計Amkor今年2.5D先進封裝的銷售額同比將增長四倍。此外，七月底美國商務(wù)部宣布同Amkor簽署了一份不具約束力的初步備忘錄，美國政府將根據(jù)《芯片與科學(xué)法案》向Amkor授予至多4億美元直接資金資助和2億美元貸款。這筆擬議的資金將支持Amkor在亞利桑那州皮奧里亞的一個綠地項目投資約20億美元和2,000個工作崗位。據(jù)悉，Amkor在亞利桑那州的新工廠將成為美國同類工廠中規(guī)模最大的。Amkor稱該先進封裝和測試設(shè)施將為世界上最先進的半導(dǎo)體提供完整的端到端先進封裝，用于高性能計算、人工智能、通信和汽車終端市場。

矽品：臺積電近日宣布，首次將CoWoS技術(shù)的關(guān)鍵前段CoW制程外包給硅品中科廠。硅品中科廠將負責(zé)建置新產(chǎn)能，計劃于明年第二季度引進設(shè)備，第三季度開始大規(guī)模生產(chǎn)。不過，矽品新廠房的尋覓成為其擴廠上的一大問題，最新情況顯示，硅品在去年中旬以27.93億元出售給環(huán)電的潭子廠區(qū)，已經(jīng)由矽品買回，此廠區(qū)有望成為矽品擴產(chǎn)的主要基地，此外現(xiàn)有的中山等廠區(qū)也開始進行空間調(diào)配與挪動。

臺積電：臺積電總裁魏哲家先前透露，今年CoWoS產(chǎn)能將超過倍增，預(yù)估2025年相關(guān)產(chǎn)能增加幅度也有可能超過倍增，公司將與OSAT持續(xù)合作布局先進封裝。目前臺積電共有五座先進封裝與測試廠，分別位于竹科、中科、南科、龍?zhí)杜c竹南。其中竹南的AP6于2023年6月正式啟用，為臺積電首座實現(xiàn)3D Fabric整合前段至后段制程以及測試的全自動化工廠，經(jīng)過了一年的運營，已成為中國臺灣最大的CoWoS封裝基地。臺積電還計劃在嘉義科學(xué)園區(qū)的先進封裝廠新廠加大投資力度。園區(qū)已決定撥出六座新廠用地給臺積電，比原先預(yù)期的四座多出兩座，總投資額將超過5000億臺幣。有報道稱，為了盡快提升CoWoS封裝產(chǎn)能，臺積電打算在中國臺灣南部的屏東再建一座先進封裝與測試廠，現(xiàn)在正在選址當(dāng)中。

?02、英偉達、AMD AI芯片產(chǎn)品都采用CoWoS技術(shù)

CoWoS先進封裝可大致分為CoW和WoS兩步驟，前者結(jié)合芯片與中介層，而后者則負責(zé)將中介層同基板封裝到一起。簡言之，CoWoS是把芯片堆疊起來，再封裝于基板上，最終形成2.5D、3D型態(tài)，借此減少空間并降低功耗和成本。在硅中介層中，臺積電使用微凸塊、硅穿孔等技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)引線鍵合用于裸片間連接，大大提高了互聯(lián)密度以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬。

目前，英偉達、AMD的AI芯片都采用了臺積電CoWoS先進封裝方案。英偉達當(dāng)前主推的H100芯片主要采用臺積電4納米制程，并采用CoWoS先進封裝，與SK海力士的高帶寬內(nèi)存（HBM）以2.5D封裝形式呈現(xiàn)給用戶。此外，Blackwell封裝是第一個使用CoWoS-L技術(shù)進行封裝的大容量設(shè)計，但目前CoWoS-L技術(shù)存在設(shè)計缺陷。

一方面，其在中間層和有機中間層內(nèi)嵌入多個細微凸起橋，可能導(dǎo)致硅芯片、橋梁、有機中間層和基板之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，從而導(dǎo)致翹曲。另一方面，頂部幾個新設(shè)計的全局布線金屬層會使Blackwell芯片凸起。

此外，臺積電也存在CoWoS-L產(chǎn)能不足的問題。為滿足需求，Nvidia推出一款名為B200A的Blackwell GPU，其基于B102芯片，可以通過CoWoS-S技術(shù)進行封裝。B200A將用于滿足用戶對低端和中端人工智能系統(tǒng)的需求，并將取代HGX8-GPU形態(tài)的B100和B200芯片。它具有700W和1000W的HGX形態(tài)，最多可達144GB的HBM3E和最高4TB/s的內(nèi)存帶寬。

AMD是臺積電SoIC的首發(fā)客戶，旗下的MI300加速卡就使用了SoIC+CoWoS封裝解決方案，可將不同尺寸、功能、節(jié)點的晶粒進行異質(zhì)整合。與英偉達有所區(qū)別的是，AMD首先使用SoIC將CPU、GPU芯片進行垂直堆疊整合，然后再與HBM進行CoWoS先進封裝。

?03、受AI需求催動，臺積電CoWoS需求暴增

隨著摩爾定律的放緩，先進制程的推進的成本越來越高，先進封裝能以更加具有性價比的方式提高芯片集成度，提高芯片互聯(lián)速度，實現(xiàn)更加高的帶寬，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在高端消費電子、人工智能、服務(wù)器、汽車等領(lǐng)域，先進封裝已經(jīng)滲透進各個行業(yè)的終端應(yīng)用中。在AI領(lǐng)域，算力和功耗是AI芯片最關(guān)鍵的指標。隨著摩爾定律的放緩，單純依靠先進制程來提升算力性價比越來越低，先進封裝發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用。目前英偉達、AMD的AI芯片均采用了臺積電的CoWoS先進封裝。

在實際應(yīng)用中，CoWoS技術(shù)可將GPU和人工智能加速器等高級處理單元與HBM無縫集成。這種集成對于人工智能應(yīng)用尤為重要，因為在人工智能應(yīng)用中，大規(guī)模計算能力和快速數(shù)據(jù)訪問是最重要的。CoWoS將處理元件和內(nèi)存元件就近配置，最大限度地減少了延遲，提高了吞吐量，從而為內(nèi)存密集型任務(wù)帶來前所未有的性能提升。

在人工智能、自動駕駛等算力需求暴漲的背景下，先進封裝在提高芯片集成度、縮短芯片距離、加快芯片間電氣連接速度以及性能優(yōu)化的過程中扮演了越來越重要角色。終端用戶產(chǎn)品需求正在回暖，這也是市場復(fù)蘇的關(guān)鍵。

從長遠看，汽車、HPC（高性能計算）、AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）的需求將支撐半導(dǎo)體市場重回上升軌道。設(shè)備行業(yè)消息人士稱，目前所有AI芯片廠商都在追趕臺積電產(chǎn)能，除了提前鎖定未來三年50%產(chǎn)能的英偉達之外，AMD、谷歌、英特爾、微軟、Meta、亞馬遜AWS以及特斯拉等眾多大廠，也在臺積電代工服務(wù)客戶名單中。數(shù)據(jù)顯示，人工智能服務(wù)器出貨量大幅增長，2023年達到近120萬臺，預(yù)計2022年至2026年的復(fù)合年增長率為22%。對人工智能芯片的需求，尤其是對采用更高規(guī)格HBM的GPU的需求，導(dǎo)致臺積電CoWoS封裝的產(chǎn)能緊張，英偉達是其主要客戶。

臺積電選擇積極擴充CoWoS封裝產(chǎn)能，很大一部分就是為了滿足英偉達的訂單需求。英偉達創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛曾在今年6月到訪臺積電總部，與臺積電董事長兼首席執(zhí)行官魏哲家以及臺積電創(chuàng)始人張忠謀會面，期間要求臺積電為英偉達建立一條專用的CoWoS產(chǎn)線。不過這一要求遭到了臺積電高層的質(zhì)疑，導(dǎo)致場面一度緊張。目前臺積電正積極與日月光合作，后者能夠執(zhí)行完整的2.5D CoWoS封裝和測試。

隨著人工智能的發(fā)展，先進封裝技術(shù)無疑將是未來AI芯片的主流工藝。受CoWoS持續(xù)供不應(yīng)求的影響，臺積電此前已將部分WoS工序委托給OSAT企業(yè)，以提升CoWoS整體產(chǎn)能；最近，臺積電又將委外擴展到CoW階段。臺積電擴大釋單之際，AMD也積極在先進封裝領(lǐng)域拉攏日月光投控，日月光投控左右逢源，成為英偉達、AMD兩大AI芯片巨頭爭相扶持的先進封裝第二供應(yīng)商。

?04、CoWoS先進封裝供貨缺口嚴重，先進封裝設(shè)備成長超預(yù)期

據(jù)估算，2024年下半臺積電CoWoS月產(chǎn)能可望由原本所設(shè)立的3.2萬片逐上調(diào)月至4萬片，2025年月產(chǎn)能更逐月提升至5.8萬片，至2028年嘉義新廠產(chǎn)能開出，期間產(chǎn)能都將是逐年大增走勢。

基于Blackwell平臺的B100等，其裸晶尺寸是既有H100翻倍，估計臺積電2024年CoWos總產(chǎn)能年增來到150%，隨著2025年成為主流后，CoWos產(chǎn)能年增率將達7成，其中NVIDIA需求占比近半。

HBM方面，隨著NVIDIA GPU平臺推進，H100主搭載80GB的HBM3，至2025年的B200將達搭載288GB的HBM3e，單顆搭載容量將近3～4倍成長。而據(jù)三大原廠目前擴展規(guī)劃，2025年HBM生產(chǎn)量預(yù)期也將翻倍。先進封裝所需的重要設(shè)備，比傳統(tǒng)封裝的設(shè)備更為復(fù)雜，因為先進封裝要封裝更多的芯片在里面，要更高的精度，更復(fù)雜的動作，更快的速度，更高的質(zhì)量要求。而且先進封裝需要更加先進的封裝材料。

消息顯示，臺積電下單了大量CoWoS封裝制造設(shè)備，以擴大產(chǎn)能。臺積電曾在多個場合透露未來幾年AI服務(wù)器將帶來可觀收益，并修改了產(chǎn)能規(guī)劃，向供應(yīng)鏈下達CoWoS相關(guān)設(shè)備訂單。據(jù)悉，包括弘塑科技、Scientech、GMM Corp和GPM Corp在內(nèi)的供應(yīng)鏈合作伙伴已加快生產(chǎn)以滿足訂單。消息人士稱，他們的新訂單排期已延長至2026年。