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T客邦 June 24, 2024

AI晶片產能告急矩形晶“圓”來當救星？

經多家媒體證實，台積電3nm代工價格將在明年上調5%，同時，CoWoS先進封裝價格將上漲10%-20%。但即使漲價，客戶們依然選擇在台積電下單，反觀三星沒有獲得任何大客戶的轉單訂單。出現這種情況，主要還是因為三星3nm工藝良率過低。比起價格，客戶優先考量的還是良率。

AI晶片CoWoS封裝產能告急，矩形晶圓會是救星？

也正是因為客戶搶著預訂產能，台積電3nm家族產能的持續吃緊，而與 AI晶片關係密切的CoWoS先進封裝產能同樣出現供不應求的情況。

為了緩解產能缺口，台積電預計在今年第三季度將新增的CoWoS相關裝置到位。除此以外，台積電還在研究新的先進晶片封裝技術。

矩形「晶圓」，一種新思路

據消息人士透露，這種矩形基板尺寸為510 x 515 mm，對比12吋晶圓的尺寸（70659平方毫米），可用面積達到了三倍之多，並且不像圓形晶圓一樣有可用面積有邊角料留下。

據分析師估算，在100%的良率下，一塊12吋晶圓只能造出16套B200這樣的 AI算晶片。即使是較早的H100晶片，最多也只能封裝大約29套。

而從供應鏈的角度來看，僅NVIDIA一家對CoWoS的需求就超過4.5萬片晶圓，更不要說Google、亞馬遜、AMD等廠商都在使用台積電的CoWoS封裝技術。

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隨著需求持續攀升，NVIDIA的GPU供應能力將進一步受到限制，這是買賣雙方都不願意看到的結果。

不過，目前該這項研究仍然處於早期階段，有半導體分析師認為，整體來看，這一技術可能需要五到十年的時間才能實現全面的設施升級。

因此，想要解決 CoWoS產能問題目前只能先靠增加產線的方式。

業界傳出，台積電南科嘉義園區CoWoS新廠已進入環差審查階段，即開始採購裝置。同時，南科嘉義園區原定要蓋兩座CoWoS新廠之外，台積電正勘察三廠土地。

另外，業內類似CoWoS類似的2.5D先進封裝技術還有三星的I-Cube（Interposer Cube ）、日月光的FOCoS-Bridge、英特爾的EMIB等。

最強 AI晶片,點燃面板封裝產業鏈

其實在NVIDIA發佈新一代 AI晶片GB200時，就已經透露了這種矩形晶圓封裝技術。

為了緩解CoWoS先進封裝產能吃緊問題，NVIDIA正規劃將其GB200提早匯入扇出面板級封裝（FOPLP），從原訂2026年提前到2025年。

對比晶圓級封裝（FOWLP），面板級封裝使用方形的玻璃面板或印刷電路板，尺寸也不僅僅是510 x 515mm，還有更大的600 x 600mm。

據Yole的報告計算，FOWLP技術的面積使用率<85%，而FOPLP面積使用率>95%，這使得同比例下，300x300mm的矩形面板會比12吋晶圓多容納1.64倍的die，最終會轉化到每單位晶片的生產成本之上。

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隨著基板面積的增加，晶片製造成本將逐漸下降，300mm過渡到板級封裝，則能節約高達66%的成本。

因此單從經濟角度考慮，FOPLP對比晶圓封裝有多項優勢。而更重要的則是FOPLP可以緩解CoWoS產能吃緊的問題，從而保證 AI運算的需求。

不過矩形基板，其實早有嘗試。為了在基板上形成布線層和TSV，需要用到專用的製造裝置和傳輸系統，並且需要光刻膠等一系列配套裝置。而這些的準備工作，都需要時間和金錢，即使像台積電這樣擁有深厚財力的晶片製造商，也不能在短時間內解決。

因此在先進封裝相關裝置製造商投入相應產品前， CoWoS 技術依然是 AI晶片的首選。

不過隨著產業鏈上下游廠商的不斷關注和入局，這項面板級封裝技術也會逐漸走向現實。