AI 浪潮引爆先进封装商机 大厂积极投入

来源:经济日报 #AI# #先进封装#
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人工智能(AI)逐渐深入在人类生活层面。特别是2022年生成式AI横空出世后,人类开始可藉由AI技术来生成近似真实的语音、文章、图画等应用资讯,让AI愈来愈像人类,也让AI相关技术与应用持续快速发展。

AI演算法的发展是AI发展中最核心的技术关键,透过AI演算法让电脑学习建立模型后,电脑可根据输入数据的模式和结构,依据环境资讯进行推论与自主判断,然后产生与训练数据的新内容。例如语音对话、资安防护、自动驾驶等应用,透过AI进行资料分析、模式辨识、预测和最佳化,提供更快速、更便捷、更切合需求的服务。

不论AI的学习与推论均需要半导体运算芯片支持,做为运算核心的AI芯片目前主要有中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、现场可程式化闸极阵列(FPGA)与特殊应用积体电路(ASIC)四种。在生成式AI风潮带动下,全球对云端及边缘AI芯片均产生强烈需求。

随着AI对算力需求持续攀升,AI芯片除透过先进制程演进,将AI芯片内的电晶体数量持续提升外,AI芯片设计者亦优化芯片架构,将芯片设计改成多层电路堆叠的立体电路架构,再透过封装技术将网通、记忆体等不同的芯片搭配并进行整合,让AI芯片的电晶体密度提升,且因芯片整合封装后,讯号传输距离缩短,可降低讯号传输时的功耗,进而提高AI芯片效能。这种将多种芯片用水平或垂直整合方式的封装技术即是先进封装。

其中台积电(2330)的CoWoS先进封装制程技术是目前AI芯片主要采用的先进封装技术,包括辉达(NVIDIA)B200与超微(AMD)MI325X等新兴AI芯片均采用台积电CoWoS先进封装制程,将高速运算芯片与高频宽记忆体(HBM)等芯片进行整合连接,满足AI运算时所需要的高速数据交换以及低延迟、低耗能等高效性能需求。

全球对AI芯片强烈需求下,先进封装需求亦被带动发展,除台积电外,包含晶圆代工业者联电,IDM业者Samsung、Intel,以及封测业者日月光、Amkor、长电科技、力成等,均积极投入先进封装研发与相关布局。多家研调机构数据指出,先进封装市场规模从2023年到2028年的年复合成长率将超过10%,且在2025年后先进封装市场将超越传统封装市场,成为封装市场主流。

次世代通讯、自驾车等新兴应用兴起,这些高速运算与数据传输芯片亦需要先进封装技术进行整合,也让先进封装产能更吃紧。如辉达、Broadcom与超微等大厂纷纷争抢台积电CoWoS产能,让台积电未来两年内的先进封装CoWoS产能被全数下订。故台积电自2023年起开始扩增CoWoS产能,且2024年与2025年将持续扩增。

英特尔、三星亦投入并扩增先进封装产能,英特尔相继推出EMIB 2.5D/3.5D、Foveros 3D等先进封装技术。除在美国的封装厂外,并在马来西亚建置新厂,未来先进封装产能将较2023年扩增四倍;三星已有NAND等记忆体的垂直堆叠以及矽穿孔(TSV)等先进封装技术外,并应用既有半导体或显示器产线进行改造,持续扩充先进封装产线。

由于台积电等先进封装产能不足,促使辉达、超微、Apple等AI芯片大厂积极建立先进封装供应商,吸引联电、力积电等业者,以及日月光、Amkor、力成等封测业者的兴趣,加大投资建置产能。

除传统半导体业者,群创等面板业者亦转型投入先进封装市场。与传统显示器市场相比,先进封装市场带来的附加价值更高,群创将小世代面板厂进行活化,转型成为FOPLP封装厂。由于AI运算需求持续提升,AI芯片的尺寸也成长,而玻璃基板尺寸远大于晶圆尺寸,可提供更大的先进封装产能及成本优势。目前群创南科3.5代厂将于2024年第4季量产,并准备启动第二期扩产计画,为2025年扩充产能投入量产做好准备。

整体而言,AI芯片需求带动下,先进封装技术与重要性日渐提升,相关应用也更广阔,晶圆厂与封测厂商纷纷投入资源,布局相关技术与产能扩充,希望在先进封装市场抢得一席之地。因此未来几年先进封装的产能将持续增长,以满足AI芯片成长需求。 (作者是资策会MIC资深产业分析师)

责编: 爱集微
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