芯片制造流程中一個長期被低估的環(huán)節(jié)——先進封裝，正成為人工智能發(fā)展的下一個瓶頸。

用于驅(qū)動AI的每一顆微芯片，都必須被封裝進能夠與外部世界交互的硬件之中，即先進封裝。然而，目前幾乎所有這一環(huán)節(jié)都集中在亞洲，且產(chǎn)能十分緊張。

隨著臺積電準備在亞利桑那州新建兩座工廠，以及埃隆·馬斯克為其定制芯片計劃選擇英特爾合作，這一問題正迅速成為行業(yè)焦點。

喬治城大學安全與新興技術(shù)中心的John VerWey表示：“如果企業(yè)未能提前進行資本支出，以應(yīng)對未來幾年晶圓產(chǎn)能激增，這一環(huán)節(jié)可能很快成為瓶頸。”

在一次罕見采訪中，臺積電北美封裝解決方案負責人Paul Rousseau向CNBC表示，相關(guān)需求“正在顯著增長”。

目前最先進的封裝方法為CoWoS技術(shù)（Chip on Wafer on Substrate），Rousseau稱該技術(shù)正以高達80%的復(fù)合年增長率擴張。

AI芯片巨頭英偉達已預(yù)訂臺積電大部分最先進封裝產(chǎn)能，而臺積電在該領(lǐng)域處于規(guī)模領(lǐng)先地位。

但在技術(shù)層面，英特爾已與臺積電處于同一水平。

英特爾在代工業(yè)務(wù)上尚未獲得大型外部客戶，但其封裝客戶包括亞馬遜和思科。

周二，馬斯克還選擇英特爾為SpaceX、xAI和特斯拉的定制芯片提供封裝服務(wù)，相關(guān)項目將落地其計劃在得克薩斯州建設(shè)的Terafab工廠。

英特爾目前大部分最終封裝在越南、馬來西亞和中國大陸完成，其部分先進封裝則在美國新墨西哥州、俄勒岡州以及亞利桑那州錢德勒工廠進行。CNBC曾于去年11月參觀該工廠。

隨著AI對芯片密度、性能與效率要求不斷提升，這一環(huán)節(jié)正受到更多關(guān)注。晶體管密度逐漸接近物理極限，通過封裝技術(shù)提升性能成為關(guān)鍵路徑。

Rousseau表示：“這是摩爾定律向三維空間的自然延伸?！?/p>

幾十年來，單個芯片（即裸片）通常從晶圓中切割出來，并封裝進可連接計算機、機器人、汽車和手機等設(shè)備的系統(tǒng)中。隨著AI帶動芯片復(fù)雜度在近年激增，更先進的封裝方式迅速發(fā)展。

如今，多顆裸片被集成為一顆更大的芯片，例如GPU。先進封裝用于將這些裸片連接起來，并實現(xiàn)其與彼此及整個系統(tǒng)之間的通信。

Moor Insights & Strategy分析師Patrick Moorhead表示：“直到五六年前，還幾乎沒人這樣做?！彼a充稱，封裝曾被視為“附帶工作”，通常交由初級工程師處理?！暗F(xiàn)在顯然，它的重要性已與芯片本身不相上下?！?/p>

瓶頸顯現(xiàn)

英偉達已預(yù)訂臺積電大部分CoWoS產(chǎn)能，導(dǎo)致產(chǎn)能高度緊張。據(jù)報道，臺積電已將部分較簡單工序外包給第三方企業(yè)，如日月光控股和安靠科技。

作為全球最大的外包封裝測試廠，日月光預(yù)計其先進封裝業(yè)務(wù)在2026年將實現(xiàn)翻倍增長。公司正在中國臺灣建設(shè)大型新廠，其子公司矽品精密也已啟用新封裝廠，去年開幕儀式由英偉達CEO黃仁勛出席。

臺積電亦在中國臺灣擴建兩座新封裝廠，并在亞利桑那州建設(shè)兩座封裝設(shè)施。

目前，即便是在美國亞利桑那州鳳凰城晶圓廠生產(chǎn)的芯片，臺積電仍將100%送回中國臺灣完成封裝。公司尚未披露美國封裝廠的完工時間表。

TechSearch International首席分析師Jan Vardaman表示：“若能在亞利桑那晶圓廠旁建設(shè)封裝能力，將極大提升客戶滿意度?！?/p>

她指出，這將減少芯片在亞洲與美國之間往返運輸?shù)臅r間，從而縮短交付周期。

英特爾已在其亞利桑那州18A先進制程工廠附近部署部分封裝能力。

盡管英特爾尚未為其18A代工業(yè)務(wù)贏得大型客戶，但其代工服務(wù)負責人Mark Gardner表示，公司自2022年以來已獲得封裝客戶，包括亞馬遜和思科。

英偉達也在考慮通過其對英特爾50億美元投資，使用其封裝服務(wù)。這一投資發(fā)生在美國政府于2025年投入89億美元支持英特爾之后數(shù)周。

Moorhead表示：“芯片公司希望向美國政府表明其愿意與英特爾合作，而在英特爾開展業(yè)務(wù)風險較低的路徑是封裝?！?/p>

當被問及英特爾是否可通過先進封裝吸引芯片制造客戶時，Gardner表示，一些客戶確實存在這樣的“切入路徑”。

他補充稱：“所有環(huán)節(jié)集中在一個地方是有優(yōu)勢的?！?/p>

馬斯克可能成為英特爾芯片制造與封裝業(yè)務(wù)的早期客戶之一。

英特爾周二在領(lǐng)英發(fā)文稱，其“在規(guī)?；O(shè)計、制造和封裝超高性能芯片方面的能力”將助力馬斯克的Terafab項目實現(xiàn)年產(chǎn)1太瓦算力的目標。

從2D走向3D

許多芯片（如CPU）采用二維封裝，而更復(fù)雜的芯片（如GPU）則需要額外技術(shù)，這正是臺積電CoWoS的應(yīng)用領(lǐng)域。

在此類芯片中，一層高密度互連的中介層（interposer）可實現(xiàn)更緊密的連接，使高帶寬存儲能夠直接貼近芯片，從而有效突破“內(nèi)存墻”。

Rousseau表示：“計算芯片內(nèi)部無法容納足夠的內(nèi)存以充分發(fā)揮性能，而通過CoWoS，我們可以高效地將HBM緊密集成在計算單元旁。”

臺積電于2012年率先推出2.5D封裝技術(shù)，并不斷迭代升級。公司表示，英偉達Blackwell GPU是首款采用其最新一代CoWoS-L技術(shù)的產(chǎn)品。

正是這一最新產(chǎn)能，引發(fā)行業(yè)廣泛關(guān)注，因為英偉達已鎖定其中大部分資源。

英特爾的先進封裝技術(shù)稱為嵌入式多芯片互連橋接（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，EMIB），與臺積電方案類似，但采用硅橋替代中介層。

Gardner表示，通過“僅在需要位置嵌入小塊硅片”，該方案具備成本優(yōu)勢。

各大廠商也在布局下一階段技術(shù)：3D封裝。

英特爾將其命名為Foveros Direct，臺積電則稱為SoIC。

Rousseau解釋稱：“不再是芯片并排放置，而是上下堆疊，使其幾乎像一顆芯片一樣運行，從而帶來更高性能提升?！?/p>

他表示，臺積電基于SoIC的封裝產(chǎn)品還需數(shù)年時間才能實現(xiàn)商業(yè)化。

與此同時，存儲廠商如三星電子、SK海力士和美光科技也已建立自身先進封裝工廠，通過3D堆疊技術(shù)生產(chǎn)高帶寬存儲器。

在加快芯片出貨的同時，存儲與邏輯芯片廠商也在推進“混合鍵合”技術(shù)，以銅墊替代傳統(tǒng)凸點連接，從而提升堆疊密度。

Vardaman表示：“通過墊對墊連接，幾乎實現(xiàn)零距離，這不僅提升功耗表現(xiàn)，也改善電氣性能，因為路徑越短越優(yōu)?！?/p>

審核編輯 黃宇