先進(jìn)封裝，供不應(yīng)求！大廠再度擴(kuò)產(chǎn)

作者：鵬程

最近有消息稱臺(tái)積電以總價(jià)約200億新臺(tái)幣買下群創(chuàng)5.5代LCD面板廠。

群創(chuàng)今年七月發(fā)布公告表示，為助力公司運(yùn)營(yíng)及未來(lái)發(fā)展動(dòng)能，充實(shí)運(yùn)營(yíng)資金，計(jì)劃出售南科D廠區(qū)（5.5代廠）TAC廠相關(guān)不動(dòng)產(chǎn)。為配合業(yè)務(wù)需求暨爭(zhēng)取時(shí)效，呈請(qǐng)董事會(huì)授權(quán)董事長(zhǎng)洪進(jìn)揚(yáng)于不低于擬處分資產(chǎn)在最近期財(cái)務(wù)報(bào)表上之帳面價(jià)值，參考專業(yè)估價(jià)報(bào)告及市場(chǎng)行情信息（同等規(guī)模廠房重置成本），與本案潛在交易對(duì)象協(xié)商處分條件及簽署買賣相關(guān)合約。

之前一直有傳聞稱，美光、封測(cè)大廠南茂和臺(tái)積電都在競(jìng)購(gòu)群創(chuàng)5.5代廠。近期的消息顯示，臺(tái)積電有意向以200億新臺(tái)幣買群創(chuàng)南科四廠，將用來(lái)擴(kuò)充先進(jìn)封裝甚至后續(xù)先進(jìn)制程生產(chǎn)使用。業(yè)界預(yù)期，購(gòu)置用途有望包含先進(jìn)封裝后續(xù)擴(kuò)產(chǎn)備案、研發(fā)新型態(tài)封裝后續(xù)導(dǎo)入量產(chǎn)的備案用地，甚至后續(xù)3nm以下先進(jìn)制程在南科擴(kuò)充時(shí)的彈性用地等。

臺(tái)積電嘉義廠是CoWoS重鎮(zhèn)，但近期因?yàn)檫z跡問(wèn)題卡關(guān)，如果臺(tái)積電順利搶到臺(tái)南四廠，有機(jī)會(huì)緩解吃緊的CoWoS產(chǎn)能。不難看出，臺(tái)積電正再次發(fā)力先進(jìn)封裝產(chǎn)能。

?01、最近多家先進(jìn)封裝巨頭擴(kuò)產(chǎn)

中國(guó)臺(tái)灣供應(yīng)鏈表示，臺(tái)積電先進(jìn)封裝CoWoS產(chǎn)能需求依然強(qiáng)勁，即使2024年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能翻倍并與專業(yè)封測(cè)代工廠（OSAT）企業(yè)合作，仍無(wú)法完全滿足客戶的需求。目前來(lái)看，臺(tái)積電的先進(jìn)封裝，供不應(yīng)求。

為了滿足客戶需求，一方面臺(tái)積電在積極擴(kuò)產(chǎn)，另一方面，臺(tái)積電將溢出訂單釋出，由Amkor（安靠）、日月光等封測(cè)工廠分擔(dān)，這些分包商已啟動(dòng)WoS環(huán)節(jié)或CoW環(huán)節(jié)的產(chǎn)能擴(kuò)增項(xiàng)目，其中多家先進(jìn)封裝巨頭傳出擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。

日月光：近三個(gè)月來(lái)，日月光投控已斥資221.42億新臺(tái)幣，投入購(gòu)置設(shè)備和廠務(wù)設(shè)施，透露集團(tuán)積極強(qiáng)化量能，蓄勢(shì)待發(fā)迎接產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)盛況。日月光投控高度看好先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)后市，今年初原本預(yù)期先進(jìn)封裝營(yíng)收將增加2.5億美元，隨著需求比預(yù)期更強(qiáng)，日期上修該金額預(yù)估值，并樂(lè)觀預(yù)期增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)將延續(xù)至明年。日月光投控說(shuō)明，原本預(yù)估先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)占整體封測(cè)營(yíng)收比重約4%至5%，目前看來(lái)占比將超過(guò)5%，相關(guān)比重明年持續(xù)壯大，看好明年整體先進(jìn)封裝營(yíng)收會(huì)再倍增。此外，日月光投控近日宣布，子公司日月光董事會(huì)決議通過(guò)斥資新臺(tái)幣52.63億元，向關(guān)系人宏璟建設(shè)(2527-TW)購(gòu)入其持有K18廠房，以因應(yīng)公司未來(lái)擴(kuò)充先進(jìn)封裝之產(chǎn)能需求。日月光為配合高雄廠營(yíng)運(yùn)成長(zhǎng)，購(gòu)入位于楠梓科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)第一園區(qū)之K18新建廠房，主要設(shè)置晶圓凸塊封裝和覆晶封裝制程之生產(chǎn)線，除擴(kuò)充先進(jìn)封裝之生產(chǎn)量能外，期以最佳產(chǎn)能配置提升日月光半導(dǎo)體在第一園區(qū)之封裝及測(cè)試一元化服務(wù)效能，繼續(xù)強(qiáng)化公司整體之發(fā)展。

Amkor：另一家半導(dǎo)體產(chǎn)品封裝和測(cè)試服務(wù)提供商Amkor近日傳出，完成了韓國(guó)仁川松島K5工廠擴(kuò)大2.5D先進(jìn)封裝產(chǎn)能的投資，產(chǎn)能較去年第二季度增長(zhǎng)約三倍。預(yù)計(jì)Amkor今年2.5D先進(jìn)封裝的銷售額同比將增長(zhǎng)四倍。此外，七月底美國(guó)商務(wù)部宣布同Amkor簽署了一份不具約束力的初步備忘錄，美國(guó)政府將根據(jù)《芯片與科學(xué)法案》向Amkor授予至多4億美元直接資金資助和2億美元貸款。這筆擬議的資金將支持Amkor在亞利桑那州皮奧里亞的一個(gè)綠地項(xiàng)目投資約20億美元和2,000個(gè)工作崗位。據(jù)悉，Amkor在亞利桑那州的新工廠將成為美國(guó)同類工廠中規(guī)模最大的。Amkor稱該先進(jìn)封裝和測(cè)試設(shè)施將為世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體提供完整的端到端先進(jìn)封裝，用于高性能計(jì)算、人工智能、通信和汽車終端市場(chǎng)。

矽品：臺(tái)積電近日宣布，首次將CoWoS技術(shù)的關(guān)鍵前段CoW制程外包給硅品中科廠。硅品中科廠將負(fù)責(zé)建置新產(chǎn)能，計(jì)劃于明年第二季度引進(jìn)設(shè)備，第三季度開始大規(guī)模生產(chǎn)。不過(guò)，矽品新廠房的尋覓成為其擴(kuò)廠上的一大問(wèn)題，最新情況顯示，硅品在去年中旬以27.93億元出售給環(huán)電的潭子廠區(qū)，已經(jīng)由矽品買回，此廠區(qū)有望成為矽品擴(kuò)產(chǎn)的主要基地，此外現(xiàn)有的中山等廠區(qū)也開始進(jìn)行空間調(diào)配與挪動(dòng)。

臺(tái)積電：臺(tái)積電總裁魏哲家先前透露，今年CoWoS產(chǎn)能將超過(guò)倍增，預(yù)估2025年相關(guān)產(chǎn)能增加幅度也有可能超過(guò)倍增，公司將與OSAT持續(xù)合作布局先進(jìn)封裝。目前臺(tái)積電共有五座先進(jìn)封裝與測(cè)試廠，分別位于竹科、中科、南科、龍?zhí)杜c竹南。其中竹南的AP6于2023年6月正式啟用，為臺(tái)積電首座實(shí)現(xiàn)3D Fabric整合前段至后段制程以及測(cè)試的全自動(dòng)化工廠，經(jīng)過(guò)了一年的運(yùn)營(yíng)，已成為中國(guó)臺(tái)灣最大的CoWoS封裝基地。臺(tái)積電還計(jì)劃在嘉義科學(xué)園區(qū)的先進(jìn)封裝廠新廠加大投資力度。園區(qū)已決定撥出六座新廠用地給臺(tái)積電，比原先預(yù)期的四座多出兩座，總投資額將超過(guò)5000億臺(tái)幣。有報(bào)道稱，為了盡快提升CoWoS封裝產(chǎn)能，臺(tái)積電打算在中國(guó)臺(tái)灣南部的屏東再建一座先進(jìn)封裝與測(cè)試廠，現(xiàn)在正在選址當(dāng)中。

?02、英偉達(dá)、AMD AI芯片產(chǎn)品都采用CoWoS技術(shù)

CoWoS先進(jìn)封裝可大致分為CoW和WoS兩步驟，前者結(jié)合芯片與中介層，而后者則負(fù)責(zé)將中介層同基板封裝到一起。簡(jiǎn)言之，CoWoS是把芯片堆疊起來(lái)，再封裝于基板上，最終形成2.5D、3D型態(tài)，借此減少空間并降低功耗和成本。在硅中介層中，臺(tái)積電使用微凸塊、硅穿孔等技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)引線鍵合用于裸片間連接，大大提高了互聯(lián)密度以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬。

目前，英偉達(dá)、AMD的AI芯片都采用了臺(tái)積電CoWoS先進(jìn)封裝方案。英偉達(dá)當(dāng)前主推的H100芯片主要采用臺(tái)積電4納米制程，并采用CoWoS先進(jìn)封裝，與SK海力士的高帶寬內(nèi)存（HBM）以2.5D封裝形式呈現(xiàn)給用戶。此外，Blackwell封裝是第一個(gè)使用CoWoS-L技術(shù)進(jìn)行封裝的大容量設(shè)計(jì)，但目前CoWoS-L技術(shù)存在設(shè)計(jì)缺陷。

一方面，其在中間層和有機(jī)中間層內(nèi)嵌入多個(gè)細(xì)微凸起橋，可能導(dǎo)致硅芯片、橋梁、有機(jī)中間層和基板之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，從而導(dǎo)致翹曲。另一方面，頂部幾個(gè)新設(shè)計(jì)的全局布線金屬層會(huì)使Blackwell芯片凸起。

此外，臺(tái)積電也存在CoWoS-L產(chǎn)能不足的問(wèn)題。為滿足需求，Nvidia推出一款名為B200A的Blackwell GPU，其基于B102芯片，可以通過(guò)CoWoS-S技術(shù)進(jìn)行封裝。B200A將用于滿足用戶對(duì)低端和中端人工智能系統(tǒng)的需求，并將取代HGX8-GPU形態(tài)的B100和B200芯片。它具有700W和1000W的HGX形態(tài)，最多可達(dá)144GB的HBM3E和最高4TB/s的內(nèi)存帶寬。

AMD是臺(tái)積電SoIC的首發(fā)客戶，旗下的MI300加速卡就使用了SoIC+CoWoS封裝解決方案，可將不同尺寸、功能、節(jié)點(diǎn)的晶粒進(jìn)行異質(zhì)整合。與英偉達(dá)有所區(qū)別的是，AMD首先使用SoIC將CPU、GPU芯片進(jìn)行垂直堆疊整合，然后再與HBM進(jìn)行CoWoS先進(jìn)封裝。

?03、受AI需求催動(dòng)，臺(tái)積電CoWoS需求暴增

隨著摩爾定律的放緩，先進(jìn)制程的推進(jìn)的成本越來(lái)越高，先進(jìn)封裝能以更加具有性價(jià)比的方式提高芯片集成度，提高芯片互聯(lián)速度，實(shí)現(xiàn)更加高的帶寬，已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在高端消費(fèi)電子、人工智能、服務(wù)器、汽車等領(lǐng)域，先進(jìn)封裝已經(jīng)滲透進(jìn)各個(gè)行業(yè)的終端應(yīng)用中。在AI領(lǐng)域，算力和功耗是AI芯片最關(guān)鍵的指標(biāo)。隨著摩爾定律的放緩，單純依靠先進(jìn)制程來(lái)提升算力性價(jià)比越來(lái)越低，先進(jìn)封裝發(fā)揮著越來(lái)越關(guān)鍵的作用。目前英偉達(dá)、AMD的AI芯片均采用了臺(tái)積電的CoWoS先進(jìn)封裝。

在實(shí)際應(yīng)用中，CoWoS技術(shù)可將GPU和人工智能加速器等高級(jí)處理單元與HBM無(wú)縫集成。這種集成對(duì)于人工智能應(yīng)用尤為重要，因?yàn)樵谌斯ぶ悄軕?yīng)用中，大規(guī)模計(jì)算能力和快速數(shù)據(jù)訪問(wèn)是最重要的。CoWoS將處理元件和內(nèi)存元件就近配置，最大限度地減少了延遲，提高了吞吐量，從而為內(nèi)存密集型任務(wù)帶來(lái)前所未有的性能提升。

在人工智能、自動(dòng)駕駛等算力需求暴漲的背景下，先進(jìn)封裝在提高芯片集成度、縮短芯片距離、加快芯片間電氣連接速度以及性能優(yōu)化的過(guò)程中扮演了越來(lái)越重要角色。終端用戶產(chǎn)品需求正在回暖，這也是市場(chǎng)復(fù)蘇的關(guān)鍵。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，汽車、HPC（高性能計(jì)算）、AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）的需求將支撐半導(dǎo)體市場(chǎng)重回上升軌道。設(shè)備行業(yè)消息人士稱，目前所有AI芯片廠商都在追趕臺(tái)積電產(chǎn)能，除了提前鎖定未來(lái)三年50%產(chǎn)能的英偉達(dá)之外，AMD、谷歌、英特爾、微軟、Meta、亞馬遜AWS以及特斯拉等眾多大廠，也在臺(tái)積電代工服務(wù)客戶名單中。數(shù)據(jù)顯示，人工智能服務(wù)器出貨量大幅增長(zhǎng)，2023年達(dá)到近120萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)2022年至2026年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為22%。對(duì)人工智能芯片的需求，尤其是對(duì)采用更高規(guī)格HBM的GPU的需求，導(dǎo)致臺(tái)積電CoWoS封裝的產(chǎn)能緊張，英偉達(dá)是其主要客戶。

臺(tái)積電選擇積極擴(kuò)充CoWoS封裝產(chǎn)能，很大一部分就是為了滿足英偉達(dá)的訂單需求。英偉達(dá)創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛曾在今年6月到訪臺(tái)積電總部，與臺(tái)積電董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官魏哲家以及臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀會(huì)面，期間要求臺(tái)積電為英偉達(dá)建立一條專用的CoWoS產(chǎn)線。不過(guò)這一要求遭到了臺(tái)積電高層的質(zhì)疑，導(dǎo)致場(chǎng)面一度緊張。目前臺(tái)積電正積極與日月光合作，后者能夠執(zhí)行完整的2.5D CoWoS封裝和測(cè)試。

隨著人工智能的發(fā)展，先進(jìn)封裝技術(shù)無(wú)疑將是未來(lái)AI芯片的主流工藝。受CoWoS持續(xù)供不應(yīng)求的影響，臺(tái)積電此前已將部分WoS工序委托給OSAT企業(yè)，以提升CoWoS整體產(chǎn)能；最近，臺(tái)積電又將委外擴(kuò)展到CoW階段。臺(tái)積電擴(kuò)大釋單之際，AMD也積極在先進(jìn)封裝領(lǐng)域拉攏日月光投控，日月光投控左右逢源，成為英偉達(dá)、AMD兩大AI芯片巨頭爭(zhēng)相扶持的先進(jìn)封裝第二供應(yīng)商。

?04、CoWoS先進(jìn)封裝供貨缺口嚴(yán)重，先進(jìn)封裝設(shè)備成長(zhǎng)超預(yù)期

據(jù)估算，2024年下半臺(tái)積電CoWoS月產(chǎn)能可望由原本所設(shè)立的3.2萬(wàn)片逐上調(diào)月至4萬(wàn)片，2025年月產(chǎn)能更逐月提升至5.8萬(wàn)片，至2028年嘉義新廠產(chǎn)能開出，期間產(chǎn)能都將是逐年大增走勢(shì)。

基于Blackwell平臺(tái)的B100等，其裸晶尺寸是既有H100翻倍，估計(jì)臺(tái)積電2024年CoWos總產(chǎn)能年增來(lái)到150%，隨著2025年成為主流后，CoWos產(chǎn)能年增率將達(dá)7成，其中NVIDIA需求占比近半。

HBM方面，隨著NVIDIA GPU平臺(tái)推進(jìn)，H100主搭載80GB的HBM3，至2025年的B200將達(dá)搭載288GB的HBM3e，單顆搭載容量將近3～4倍成長(zhǎng)。而據(jù)三大原廠目前擴(kuò)展規(guī)劃，2025年HBM生產(chǎn)量預(yù)期也將翻倍。先進(jìn)封裝所需的重要設(shè)備，比傳統(tǒng)封裝的設(shè)備更為復(fù)雜，因?yàn)橄冗M(jìn)封裝要封裝更多的芯片在里面，要更高的精度，更復(fù)雜的動(dòng)作，更快的速度，更高的質(zhì)量要求。而且先進(jìn)封裝需要更加先進(jìn)的封裝材料。

消息顯示，臺(tái)積電下單了大量CoWoS封裝制造設(shè)備，以擴(kuò)大產(chǎn)能。臺(tái)積電曾在多個(gè)場(chǎng)合透露未來(lái)幾年AI服務(wù)器將帶來(lái)可觀收益，并修改了產(chǎn)能規(guī)劃，向供應(yīng)鏈下達(dá)CoWoS相關(guān)設(shè)備訂單。據(jù)悉，包括弘塑科技、Scientech、GMM Corp和GPM Corp在內(nèi)的供應(yīng)鏈合作伙伴已加快生產(chǎn)以滿足訂單。消息人士稱，他們的新訂單排期已延長(zhǎng)至2026年。