三星即將迎來重大機會……全力投入先進封裝 每年十二月，像 NVIDIA 和 Broadcom 這樣的 AI 半導體巨頭的高層主管會聚集在台灣新竹科學園區的 TSMC 總部。他們的目標是爭取在 TSMC 的 "先進封裝" 生產線上再獲得一個名額，這些生產線將 GPU 和高帶寬記憶體 (HBM) 整合在一起，以創造 AI 加速器。這些生產線的分配，稱為 "CoWoS"（晶片-晶圓-基板），決定了他們在下一年能夠生產的 AI 加速器的數量。事實上，據報導，Google 將其專有 AI 加速器 Tensor Processing Unit (TPU) 的生產目標從原本的 400 萬單位下調了 100 萬單位，因為它在 CoWoS 容量的競爭中輸給了 NVIDIA。 "先進封裝" 將高性能半導體如 GPU 和 HBM 安裝在一種稱為 "矽介面" 的特殊材料上，使其能夠無縫地作為單一晶片運作，已成為今年 AI 半導體市場的決勝戰場。隨著超細工藝——將電路線寬縮小到 1 奈米 (nm) 範圍以將多個功能壓縮到小晶片中——達到技術極限，半導體公司正轉向先進封裝，以連接多個晶片並將其作為單一單元運作。 因此，相關市場預計將從去年的 430 億美元（約 62 兆韓元）增長到 2028 年的 643 億美元（約 93 兆韓元）。目前，先進封裝市場由 TSMC 主導。情況已達到即使公司已獲得 GPU 和 HBM，也無法按時生產 AI 加速器，僅僅是因為他們未獲得足夠的 TSMC CoWoS 生產線的分配。為了回應 NVIDIA、AMD、Broadcom 等公司的重複要求，TSMC 決定今年投資 75 億美元（約 10.85 兆韓元）——這是其有史以來最大的金額——以顯著擴大其先進封裝能力。 三星電子也將先進封裝視為繼 HBM 之後的下一個關鍵戰場，並正在加強其相關業務。據報導，它正在向 Google、AMD 和亞馬遜等公司推銷一種 "交鑰匙" 解決方案——提供與 DRAM 和代工服務捆綁的先進封裝，這些公司因 NVIDIA 的主導地位而無法獲得足夠的 CoWoS 生產線。 為了生產 AI 加速器——通常被稱為 AI 時代的 "淘金者"——晶片必須經歷兩個階段的先進封裝（這一過程使多個晶片像一個晶片一樣運作）。第一步是 HBM 的製造，這涉及堆疊多達 16 個 DRAM。一旦這一過程（比標準 DRAM 生產困難得多）完成，還有一個更大的挑戰在等待著："2.5D 封裝"，它將 HBM 和 GPU 連接在一種稱為矽介面的特殊基板上，使其作為單一晶片運作。 無論 GPU 和 HBM 多麼優秀，如果先進封裝失敗，AI 加速器就無法正常運行。這是一個高難度的過程，行業領導者 TSMC 的良率僅保持在 50-60% 之間。隨著 TSMC 無法跟上來自 NVIDIA 和 AMD 的訂單洪流，2.5D 封裝已成為阻礙 AI 市場擴張的最大瓶頸。 ◇ 超細工藝的替代方案 封裝大致分為傳統封裝和先進封裝。傳統封裝是指將單個晶片放置在主板上並進行電氣連接的過程。這是 "後端" 過程的一部分，之前被評估為半導體生態系統中 "不太關鍵" 的技術。 然而，隨著 AI 時代對高性能晶片的需求爆炸，情況發生了變化。在 2020 年代初，半導體公司全力投入 "超細工藝"，將電路寬度縮小到 2nm 以下，以將更多功能壓縮到更小的晶片中。但這場競爭適得其反。由於需要購買每台高達 5000 億韓元的極紫外光 (EUV) 光刻設備，利潤率下降。技術挑戰也相當艱巨；隨著線寬縮小，干擾增加，漏電流增長，使得控制熱生成變得困難。 找到的解決方案是封裝。與其通過超細工藝將複雜功能壓縮到單一晶片中，不如連接幾個中等先進的晶片來實現相同的性能。業界將 "先進" 這一修飾詞附加到這項技術上，因為其技術難度遠超過傳統封裝。 ◇ CoWoS 容量的嚴重短缺 領頭羊是 TSMC。它的主要武器是一種名為 "CoWoS-S" 的 2.5D 先進封裝技術。它在基板上放置一個矽介面——一種作為橋樑的特殊材料層，並將多個晶片水平排列。矽介面由通過矽通孔 (TSV) 組成，這是連接底部基板和頂部晶片的垂直通道，以及重新分配層 (RDL)，它在晶片之間連接信號。之所以稱為 2.5D 封裝，是因為介面和晶片在基板上垂直堆疊（3D），而晶片則水平排列（2D）。 隨著 AI 時代對高性能晶片的需求增長，NVIDIA 和 AMD 認識到了 CoWoS 的威力。因此，像 B200 和 H100 這樣的 AI 加速器，將 HBM 和 GPU 連接在一起，應運而生。 根據三星證券的報告，TSMC 的 CoWoS 生產能力（換算為晶圓）從 2024 年的每月 35,000 片增加到去年的約 70,000 片，並預計今年將上升到約 110,000 片。然而，評估顯示這仍然不夠。考慮到 TSMC 為 NVIDIA 分配的 CoWoS 約為 55%，計算顯示今年僅能生產 891 萬個 "Blackwell" AI 加速器。這一數量可以支持最大容量為 18 吉瓦 (GW) 的數據中心，僅佔今年全球數據中心投資能力的 50%。三星證券分析指出，"TSMC 今年可能無法滿足 NVIDIA 的需求。" ...