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前言:
决定AI芯片扩展性能的关键瓶颈,从「晶体管密度」迁移到「芯片之间如何连接」。
台积电想把自己从先进晶圆制造商,进一步变成AI算力系统的核心制造平台。
这意味着,CoWoS已成为是台积电整个「系统级缩放」路线的中轴。
作者| 方文三
图片来源 | 网络
为什么台积电一定要自己把CoWoS做大?
过去几十年,半导体性能增长的核心问题相对简单:晶体管做得更小,同样面积塞进更多晶体管。
AI时代,这条路径依然重要,但已经不够。
大模型需要的并非单颗GPU不断膨胀,而是计算Die、HBM、I/O Die、网络芯片甚至未来光学引擎共同工作。
CoWoS承担的正是这个角色,台积电将CoWoS定义为整合多个SoC与HBM、提升计算能力及内存带宽的核心HPC封装技术。
所以,AI时代先进封装已经成为芯片架构的一部分,这也是台积电不能把这块业务完全交给传统OSAT的原因。
假设台积电已经帮英伟达、AMD、Google或者其他ASIC客户生产出了最先进的N3、N2计算芯片,但这些晶圆最终因为CoWoS产能不足而无法变成可交付GPU,那么台积电前道制程扩产创造的价值,也会被后道瓶颈锁死。
事实上,这个问题直到2026年仍没有完全消失。TrendForce认为,全球2.5D先进封装仍处于紧张状态,并预计台积电到2027年还会继续大幅扩大CoWoS产能;市场供应链估算显示,台积电2026年底CoWoS月产能可能达到约12万至14万片,但供需缺口依然存在。
因此台积电扩CoWoS,是在把AI芯片产业链最后一个可能限制先进制程出货的「窄门」,掌握在自己手中。
台积电明确表示,公司会同时根据客户的前道晶圆需求和高端封装需求安排产能,并因为先进封装产能持续紧张,与OSAT合作扩充供给。
换句话说,它的思路并不是把所有传统封装业务都吃掉,而是牢牢掌握最关键的技术平台和客户接口,再利用OSAT释放部分产能压力。
因为AI芯片一旦围绕台积电自身的制程、CoWoS、HBM、基板、测试以及EDA流程完成设计验证,再更换封装平台,代价远比传统封装时代高。
所以CoWoS对台积电的意义,很像在晶圆代工护城河外,再挖的第二道护城河。
台积电的多层战略意图考量
台积电对CoWoS的投资更重要的价值是:先进封装产能充足→客户敢于下更多先进节点GPU/ASIC晶圆订单→N5/N3/N2/A16等前道产能利用率和客户黏性上升。
AI时代CoWoS让先进计算晶体管真正获得足够的数据、足够低的互连能耗和足够大的本地内存容量。
这也是为什么AI算力越高,先进封装的经济价值反而越高:让一个数万美元级计算设备少等待内存几个百分点,都可能拥有显著系统级价值。
①吃掉AI芯片的最大价值份额:Blackwell、Rubin这类旗舰GPU受限于的不是晶圆投片量,而是封装环节。
重仓CoWoS等于把「前道+后道」整条价值链攥在自己手里,形成一站式不可转单的闭环:客户用了N3/N2制程,就几乎只能用CoWoS封装,涨价也无处可逃。
②用产能分配权绑定并排序客户:英伟达作为CoWoS最早的共同定义者,拿走约60%产能;AMD约8%;博通、Marvell因承接谷歌、Meta的ASIC订单跻身顶级VIP。
产能分配的背后是一套精密的客户制衡术:既深度绑定英伟达,又扶持AMD和ASIC阵营以分散单一客户风险。
③以Co-design构筑「联合定义」壁垒:台积电的真正护城河在于与英伟达、AMD从芯片架构设计阶段就开始的协同,Die-to-Die互连、中介层尺寸、HBM堆叠数量都是共同定义的。
这意味着竞品即使造出同等封装,客户芯片架构也已与CoWoS工艺深度耦合,迁移成本极高。
④为「后摩尔时代」提前卡位:CoWoS只是3DFabric平台的一极,支持20个HBM堆栈的14倍光罩CoWoS预计2028年投产,24-HBM版本2029年面世;同时面板级封装CoPoS已进入研发产线验证,预计2027年中试产,英伟达Feynman平台将是首个客户。
三星、英特尔和OSAT走向不同道路
未来先进封装竞争,很难演变成某一条技术路线「通吃」。
英特尔试图利用局部硅桥降低超大面积封装成本,三星希望发挥Foundry、HBM与先进封装的垂直整合优势,日月光则从成本、中立性和第二供应源需求切入。
三星最大的牌是垂直整合,同时拥有先进逻辑、HBM、Foundry和先进封装。2.5D Cube-S可以集成逻辑芯片与HBM,另外还有基于硅桥和RDL的Cube-E、Cube-R,以及3D Cube-T、Cube-H。三星甚至可以将逻辑、存储和封装打包提供给客户。
三星的理论优势很明显:HBM就在自己家里。
如果未来Custom HBM越来越重要,存储、逻辑和封装协同设计,可能成为三星反攻的重要切入口。
已经完成3.3倍光罩面积Cube-S方案的资格认证,可支持最多8颗HBM,并继续开发更大尺寸版本。
它同时拥有晶圆代工、先进封装以及自有HBM和存储业务,可以形成从逻辑芯片到存储再到封装的垂直整合能力。
但最大的问题依然是先进逻辑制程的规模、客户生态以及量产信任度与台积电存在差距。
英特尔走的是另一条路线,EMIB不是使用一整块巨大的硅中介层,而是在需要高速连接的位置嵌入局部硅桥,再结合Foveros进行3D堆叠。对于越来越大的Chiplet系统,这种结构在成本、尺寸扩展等方面具有潜在吸引力。
英特尔已经把advanced packaging提升到更高战略位置,并在2026年设立专门领导层负责先进封装、系统集成与后端制造。其EMIB路线规划也继续向更大封装、更多HBM和更多Chiplet扩展。
由此形成了EMIB与Foveros两条互补路线:EMIB采用局部硅桥连接相邻Chiplet,不需要在整个芯片群下方铺设完整的大面积硅中介层;Foveros Direct则利用Cu-Cu混合键合实现垂直3D堆叠,两者还能结合形成EMIB 3.5D架构。
这一路线最大的差异在于,通过只在需要高速die-to-die互连的位置部署硅桥,有机会降低大面积硅中介层带来的材料和成本压力,同时将先进封装打造为英特尔Foundry争夺外部客户的重要差异化能力。
其选择的是桥接路线,EMIB-T第一层互连凸点间距缩到25微米,封装尺寸达到120×120毫米,单封装集成超过9倍光罩面积的计算与存储硅,HBM4e超过12Gb/s,UCIe达到64Gb/s。
但EMIB-T要证明的不只是论文参数,还有大客户量产良率、HBM兼容、封装设计规则迁移和与外部晶圆厂逻辑的协同。
ASE、Amkor等OSAT则是第三条道路,它们最大的优势是开放性和客户中立。ASE的VIPack已经覆盖RDL Fan-Out、硅桥、2.5D/3D以及CPO。
日月光VIPack体系下的FOCoS-Bridge,利用fan-out RDL结合局部硅桥,试图用更灵活的结构替代完整的大面积硅中介层,该技术已经能够实现亚微米级die-to-die互连。
由于OSAT通常不绑定某一家晶圆代工厂,其优势在于客户中立性、制造灵活性以及潜在的成本优势。FOCoS-Bridge的定位也相当明确,就是以局部硅桥加fan-out RDL的方式挑战完整硅中介层方案。
但OSAT面对的问题是缺少台积电那种「先进节点+封装+EDA+客户产品路线图」的完整闭环。
因此短期内,它们更可能成为CoWoS扩产的重要协作者和溢出产能承接者,而不是完全取代台积电。
台积电的优势在于,它已经把CoWoS从单一封装技术扩展为先进制程、SoIC、HBM、Chiplet、EDA/IP和规模量产共同组成的平台。
结尾:
AI时代的竞争,正在从单一芯片性能比拼,转向整个计算系统能力的较量。
CoWoS之所以成为台积电重点布局方向,并不只是封装需求增长,更因它连接了先进制程、HBM、Chiplet以及客户生态。
部分资料参考:Reuters:《TSMC sees AI accelerator wafer demand up 11x from 2022 to 2026, CoWoS capacity CAGR over 80%》,TrendForce:《TSMC CoWoS Supply-Demand Gap Reportedly Seen Narrowing from 20% to 10% by End-2026》,Tom’s Hardware:《TSMC raises 2026 capital budget to $60 billion to $64 billion》
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