隨著AI算力需求暴增，半導體產業(yè)中一個關鍵環(huán)節(jié)——先進封裝，正成為全球科技供應鏈的下一個瓶頸。 所有高端AI芯片都需要經過精密封裝，才能把計算芯片與高帶寬內存（HBM）整合成最終可用產品。 然而，目前全球絕大多數的先進封裝產能仍集中在中國臺灣等亞洲地區(qū)，美國本土尚未建立完整能力。

目前即使尖端制程芯片已在美國亞利桑那州先進晶圓廠完成制造，臺積電仍需要將100%的芯片送回中國臺灣進行封裝，之后才能交付客戶。 美國財經媒體CNBC近日在報導中指出，這種“美制芯片仍需出口封裝”的現象，凸顯先進封裝對AI產業(yè)的重要性，也暴露出美國半導體供應鏈的脆弱環(huán)節(jié)。

臺積電北美封裝解決方案主管Paul Rousseau近日罕見接受CNBC專訪，透露了臺積電美國晶圓廠需求正大幅增長，并解析先進封裝如何成為延續(xù)摩爾定律的新途徑。

為何美制芯片仍回臺

目前臺積電雖已在亞利桑那州鳳凰城設有先進晶圓廠，但從當地生產出來的芯片，仍必須送回臺灣封裝，原因在于先進封裝產能仍高度集中在臺灣。

臺積電已規(guī)劃在亞利桑那州興建2座先進封裝廠，但尚未公布完工時間。 在此之前，美國制芯片仍得在美國完成制造后，再送回臺灣進行后段封裝，之后才能交付客戶。

TechSearch International首席封裝研究員Jan Vardaman指出，如果能直接在亞利桑那州晶圓廠旁完成封裝，客戶一定會更滿意，因為不必再讓芯片往返美國與亞洲，可大幅縮短交貨時間。

除了時間成本，來回運輸也增加供應鏈壓力。 當AI芯片需求持續(xù)增加，任何一個后段流程塞車，都可能拖慢整體出貨。

英偉達包產能導致市場吃緊

臺積電目前最先進、已量產的封裝技術，是CoWoS。 Paul Rousseau表示，相關需求正在快速升高，CoWoS的復合年成長率已達80%。

目前英偉達已預訂臺積電大部分CoWoS產能，也讓市場變得格外緊繃。 由于訂單過滿，臺積電甚至將部分較簡單的封裝流程，委由日月光與艾克爾（Amkor）等廠商協助處理。

身為全球最大半導體封裝與測試代工廠，日月光預估其先進封裝業(yè)務在2026年將翻倍成長，并已在臺灣擴建新廠。 臺積電也同步在臺灣與亞利桑那州各擴建2座新封裝廠，希望逐步緩解產能不足。

CoWoS為何變關鍵

過去數十年，單一芯片會先從一片晶圓中切割出來，再封裝進系統(tǒng)中。 但AI出現后，芯片復雜度大幅提高，更先進的封裝方法應運而生。

如今，多顆晶粒會被整合成一顆更大的芯片，例如將邏輯芯片與高帶寬記憶體一起封裝，最終形成GPU。 先進封裝的作用，就是把這些晶粒連接起來，并讓它們能與整個系統(tǒng)互相傳遞數據。

Paul Rousseau表示，CoWoS「實際上是摩爾定律向3D方向的自然延伸。」當單一芯片內已無法再塞進更多晶體管，業(yè)界只能透過更復雜的封裝方式，繼續(xù)提升運算能力。

CoWoS屬于2.5D封裝，對這類芯片而言，會多出一層稱為中間層（interposer）的高密度導線層，讓高帶寬內存能直接安裝在芯片周圍，縮短傳輸距離，幾乎消除所謂「內存墻」的瓶頸。

英特爾積極開拓先進封裝市場

雖然臺積電在封裝產能上領先，但英特爾的技術并不落后。 英特爾目前主要使用EMIB技術，概念與CoWoS相近，但以硅橋取代interposer。

英特爾目前已取得亞馬遜與思科等封裝客戶，并在新墨西哥州、奧勒岡州與亞利桑那州布局先進封裝產能。 馬斯克近日也宣布，將由英特爾為SpaceX、xAI與特斯拉規(guī)劃中的Terafab工廠提供定制芯片制造與封裝。

產業(yè)下一步則已從2.5D邁向3D封裝。 英特爾稱其技術為Foveros Direct，臺積電則稱為SoIC。 Paul Rousseau解釋，過去芯片是并排放置，現在則是上下堆疊，讓多顆芯片幾乎像單一芯片般運作，進一步提升效能。 不過他透露，采用SoIC技術的產品仍需數年才會推出。

DRAM大廠如三星、SK海力士及美光，也積極布局3D封裝，并探索用銅墊替代傳統(tǒng)凸點的混合鍵合技術，以進一步縮短路徑、降低功耗。

隨著AI軍備競賽白熱化，掌握先進封裝的業(yè)者將在未來算力市場取得先機。 從2D封裝到2.5D CoWoS，再邁向3D SoIC與Foveros Direct，先進封裝已成為決定AI芯片性能與供應鏈穩(wěn)定性的關鍵。