英伟达又要下大单,台积电产能已跟不上,其他封测厂有没有机会?
据外媒消息,人工智能(AI)芯片带动先进封装需求,市场预期AI芯片大厂英伟达(Nvidia)明年将推出新一代制图芯片架构,加速CoWoS封装需求。
外资评估,英伟达H100制图芯片(GPU)模组第4季供应量可到80万至90万个,较第3季约50万个增加,预估明年第1季供应量可到100万个,主要是CoWoS产能持续提升。
此前厂商动态显示,CoWoS产能仍短缺,影响包括英伟达在内的大厂AI芯片出货进度。台积电在7月下旬法说会指出,CoWoS产能将扩增1倍,供不应求状况要到2024年底缓解。
台积电CoWoS晶圆新厂落脚竹科铜锣园区,业界消息显示,预计2026年底完成建厂,规划2027年第2季或第3季量产。观察台积电CoWoS扩产进度,业界消息透露,去年台积电CoWoS先进封装月产能约1万片,独占CoWoS封装市场,预估今年底CoWoS封装月产能可提升至1.1万片至1.2万片,最快明年第2季台积电CoWoS封装月产能可提升至2.2万片至2.5万片,明年下半年月产能3万片目标可期。
目前,对于CoWoS产能配置,外资法人评估,英伟达可从台积电取得5000至6000片CoWoS晶圆产量,也将从后段专业委外封测代工(OSAT)厂取得2000至3000片CoWoS产量。
台积电将于本月19日举行法人说明会,随着人工智能(AI)芯片持续缺货带动先进封装需求,台积电在CoWoS扩产进展势必成为关注焦点。法人评估,台积电占有大部分CoWoS产能订单,不过日月光投控、艾克尔、联电等,也将卡位CoWoS封装制造。
英伟达为什么看中CoWoS封装技术?
CoWoS是Chip on Wafer on Substrate的缩写,是一种先进的芯片封装技术,它可以将多个不同的芯片(如逻辑芯片和内存芯片)通过一个硅基板(中介层)连接在一起,从而实现芯片之间的高速数据传输和高效能运算。CoWoS技术属于2.5D封装技术,因为它在二维平面上实现了多个芯片的集成,但又利用了三维堆叠的优势。
CoWoS技术是台积电的专利技术,它于2011年首次开发,并在高性能计算(HPC)领域得到了广泛的应用,如AMD和NVIDIA的GPU。CoWoS技术不仅可以提升芯片的性能和功能,还可以缩短产品的开发周期和降低成本。
CoWoS封装技术有什么好处?
提升性能:CoWoS技术可以实现芯片之间的高速数据传输,提高芯片的运算速度和带宽,同时降低功耗和热阻,提升芯片的性能和效率。
增加功能:CoWoS技术可以集成不同种类和不同工艺节点的芯片,实现多种功能的组合和优化,满足不同应用场景的需求。
缩短周期:CoWoS技术可以在晶圆层级上进行封装,减少了封装过程中的步骤和时间,缩短了产品的开发周期和上市时间。
降低成本:CoWoS技术可以利用现有的芯片制造工艺和设备,无需投入额外的资金和资源,降低了产品的制造成本和风险。
台积电CoWoS封装产能吃紧
在7月下旬法人说明会,台积电预估CoWoS产能将扩张1倍,但供不应求情况要到明年底才可缓解。台积电7月下旬也宣布斥资近新台币900亿元,在竹科辖下铜锣科学园区设立先进封装芯片厂,预计2026年底完成建厂,量产时间落在2027年第2季或第3季。
英伟达首席财务官克芮斯(Colette Kress)在8月24日在线上投资者会议透露,英伟达在CoWoS封装的关键制程,已开发并认证其他供应商产能,预期未来数季供应可逐步爬升,英伟达持续与供应商合作增加产能。
美系外资法人集成AI芯片制造的供应链消息指出,CoWoS产能是AI芯片供应产生瓶颈的主要原因,亚系外资法人分析,CoWoS封装产能吃紧,关键原因在中介层供不应求,因为中介层硅穿孔制程复杂,且产能扩展需要更多高精度设备,但交期拉长,既有设备也需要定期清洗检查,硅穿孔制程时间拉长,因此牵动CoWoS封装调度。
法人指出,除了台积电,今年包括联电和日月光投控旗下硅品精密,也逐步扩展CoWoS产能。
台厂也积极布局2.5D先进封装中介层,台积电在4月下旬北美技术论坛透露,正在开发重布线层(RDL)中介层的CoWoS解决方案,可容纳更多高带宽内存堆栈;联电在7月下旬说明会也表示,加速展开提供客户所需的硅中介层技术及产能。
美系外资法人透露,台积电正将部分硅中介层(CoWoS-S)产能转移至有机中介层(CoWoS-R),以增加中介层供应。
日月光投控在7月下旬说明会也表示,正与芯片厂合作包括先进封装中介层组件;IC设计服务厂创意去年7月指出,持续布局中介层布线专利,并支持台积电的硅中介层及有机中介层技术。
下一代先进封装技术
据台媒报道,苹果正小量试产最新的3D小芯片堆叠技术SoIC(单线集成电路小轮廓封装),目前规划采用SoIC搭配InFO的封装方案,预计用于MacBook,最快2025~2026年推出产品。
SoIC又是什么新技术呢?根据台积电在第二十四届年度技术研讨会中的说明,SoIC是一种创新的多芯片堆叠技术,是一种晶圆对晶圆(Wafer-on-wafer)的键合(Bonding)技术,这是一种3D IC制程技术,可以让台积电具备直接为客户生产3D IC的能力。
最让人啧啧称奇的是,SoIC技术是采用硅穿孔(TSV)技术,可以达到无凸起的键合结构,可以把很多不同性质的临近芯片整合在一起,当中最关键、最神秘之处,就在于接合的材料,号称是价值高达十亿美元的机密材料,因此能直接透过微小的孔隙沟通多层的芯片,达成在相同的体积增加多倍以上的性能,简言之,可以持续维持摩尔定律的优势。
台积电赴日本参加VLSI技术及电路研讨会发表技术论文时,也针对SoIC技术发表过论文,表示SoIC解决方案将不同尺寸、制程技术及材料的裸晶堆叠在一起。相较于传统使用微凸块的三维积体电路解决方案,台积电的SoIC的凸块密度与速度高出数倍,同时大幅减少功耗。此外,SoIC能够利用台积电的InFO或CoWoS的后端先进封装至技术来整合其他芯片,打造强大的3D×3D系统级解决方案。
有媒体认为,从台积电最初提出的CoWoS技术,到独占苹果代工的InFO技术,下一个让它笑傲于封装行业的,就是SoIC技术。
目前,台积电的SoIC技术已经在竹南六厂(AP6)进入量产,月产能近2000片,预期未来几年将持续翻倍增长,AMD是其首发客户,最新的MI300采用了 SoIC搭配CoWoS封装的方案。
基于成本、设计等因素考虑,苹果大概率会采用SoIC搭配InFO的解决方案,或许在M3 Ultra上就能一睹这项技术的实力。
PoP技术带领iPhone杀入智能手机市场,InFO让苹果自研移动芯片走上崛起之路,而SoIC,会让苹果在桌面端芯片上掀起一场新的封装革命吗?
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