台积电美国芯片100%回台封装，先进封装成AI芯片瓶颈

芯片制造流程中一个长期被低估的环节——先进封装，正成为人工智能发展的下一个瓶颈。

用于驱动AI的每一颗微芯片，都必须被封装进能够与外部世界交互的硬件之中，即先进封装。然而，目前几乎所有这一环节都集中在亚洲，且产能十分紧张。

随着台积电准备在亚利桑那州新建两座工厂，以及埃隆·马斯克为其定制芯片计划选择英特尔合作，这一问题正迅速成为行业焦点。

乔治城大学安全与新兴技术中心的John VerWey表示：“如果企业未能提前进行资本支出，以应对未来几年晶圆产能激增，这一环节可能很快成为瓶颈。”

在一次罕见采访中，台积电北美封装解决方案负责人Paul Rousseau向CNBC表示，相关需求“正在显著增长”。

目前最先进的封装方法为CoWoS技术（Chip on Wafer on Substrate），Rousseau称该技术正以高达80%的复合年增长率扩张。

AI芯片巨头英伟达已预订台积电大部分最先进封装产能，而台积电在该领域处于规模领先地位。

但在技术层面，英特尔已与台积电处于同一水平。

英特尔在代工业务上尚未获得大型外部客户，但其封装客户包括亚马逊和思科。

周二，马斯克还选择英特尔为SpaceX、xAI和特斯拉的定制芯片提供封装服务，相关项目将落地其计划在得克萨斯州建设的Terafab工厂。

英特尔目前大部分最终封装在越南、马来西亚和中国大陆完成，其部分先进封装则在美国新墨西哥州、俄勒冈州以及亚利桑那州钱德勒工厂进行。CNBC曾于去年11月参观该工厂。

随着AI对芯片密度、性能与效率要求不断提升，这一环节正受到更多关注。晶体管密度逐渐接近物理极限，通过封装技术提升性能成为关键路径。

Rousseau表示：“这是摩尔定律向三维空间的自然延伸。”

几十年来，单个芯片（即裸片）通常从晶圆中切割出来，并封装进可连接计算机、机器人、汽车和手机等设备的系统中。随着AI带动芯片复杂度在近年激增，更先进的封装方式迅速发展。

如今，多颗裸片被集成为一颗更大的芯片，例如GPU。先进封装用于将这些裸片连接起来，并实现其与彼此及整个系统之间的通信。

Moor Insights & Strategy分析师Patrick Moorhead表示：“直到五六年前，还几乎没人这样做。”他补充称，封装曾被视为“附带工作”，通常交由初级工程师处理。“但现在显然，它的重要性已与芯片本身不相上下。”

瓶颈显现

英伟达已预订台积电大部分CoWoS产能，导致产能高度紧张。据报道，台积电已将部分较简单工序外包给第三方企业，如日月光控股和安靠科技。

作为全球最大的外包封装测试厂，日月光预计其先进封装业务在2026年将实现翻倍增长。公司正在中国台湾建设大型新厂，其子公司矽品精密也已启用新封装厂，去年开幕仪式由英伟达CEO黄仁勋出席。

台积电亦在中国台湾扩建两座新封装厂，并在亚利桑那州建设两座封装设施。

目前，即便是在美国亚利桑那州凤凰城晶圆厂生产的芯片，台积电仍将100%送回中国台湾完成封装。公司尚未披露美国封装厂的完工时间表。

TechSearch International首席分析师Jan Vardaman表示：“若能在亚利桑那晶圆厂旁建设封装能力，将极大提升客户满意度。”

她指出，这将减少芯片在亚洲与美国之间往返运输的时间，从而缩短交付周期。

英特尔已在其亚利桑那州18A先进制程工厂附近部署部分封装能力。

尽管英特尔尚未为其18A代工业务赢得大型客户，但其代工服务负责人Mark Gardner表示，公司自2022年以来已获得封装客户，包括亚马逊和思科。

英伟达也在考虑通过其对英特尔50亿美元投资，使用其封装服务。这一投资发生在美国政府于2025年投入89亿美元支持英特尔之后数周。

Moorhead表示：“芯片公司希望向美国政府表明其愿意与英特尔合作，而在英特尔开展业务风险较低的路径是封装。”

当被问及英特尔是否可通过先进封装吸引芯片制造客户时，Gardner表示，一些客户确实存在这样的“切入路径”。

他补充称：“所有环节集中在一个地方是有优势的。”

马斯克可能成为英特尔芯片制造与封装业务的早期客户之一。

英特尔周二在领英发文称，其“在规模化设计、制造和封装超高性能芯片方面的能力”将助力马斯克的Terafab项目实现年产1太瓦算力的目标。

从2D走向3D

许多芯片（如CPU）采用二维封装，而更复杂的芯片（如GPU）则需要额外技术，这正是台积电CoWoS的应用领域。

在此类芯片中，一层高密度互连的中介层（interposer）可实现更紧密的连接，使高带宽存储能够直接贴近芯片，从而有效突破“内存墙”。

Rousseau表示：“计算芯片内部无法容纳足够的内存以充分发挥性能，而通过CoWoS，我们可以高效地将HBM紧密集成在计算单元旁。”

台积电于2012年率先推出2.5D封装技术，并不断迭代升级。公司表示，英伟达Blackwell GPU是首款采用其最新一代CoWoS-L技术的产品。

正是这一最新产能，引发行业广泛关注，因为英伟达已锁定其中大部分资源。

英特尔的先进封装技术称为嵌入式多芯片互连桥接（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，EMIB），与台积电方案类似，但采用硅桥替代中介层。

Gardner表示，通过“仅在需要位置嵌入小块硅片”，该方案具备成本优势。

各大厂商也在布局下一阶段技术：3D封装。

英特尔将其命名为Foveros Direct，台积电则称为SoIC。

Rousseau解释称：“不再是芯片并排放置，而是上下堆叠，使其几乎像一颗芯片一样运行，从而带来更高性能提升。”

他表示，台积电基于SoIC的封装产品还需数年时间才能实现商业化。

与此同时，存储厂商如三星电子、SK海力士和美光科技也已建立自身先进封装工厂，通过3D堆叠技术生产高带宽存储器。

在加快芯片出货的同时，存储与逻辑芯片厂商也在推进“混合键合”技术，以铜垫替代传统凸点连接，从而提升堆叠密度。

Vardaman表示：“通过垫对垫连接，几乎实现零距离，这不仅提升功耗表现，也改善电气性能，因为路径越短越优。”

审核编辑 黄宇