先进封装，供不应求！大厂再度扩产

作者：鹏程

最近有消息称台积电以总价约200亿新台币买下群创5.5代LCD面板厂。

群创今年七月发布公告表示，为助力公司运营及未来发展动能，充实运营资金，计划出售南科D厂区（5.5代厂）TAC厂相关不动产。为配合业务需求暨争取时效，呈请董事会授权董事长洪进扬于不低于拟处分资产在最近期财务报表上之帐面价值，参考专业估价报告及市场行情信息（同等规模厂房重置成本），与本案潜在交易对象协商处分条件及签署买卖相关合约。

之前一直有传闻称，美光、封测大厂南茂和台积电都在竞购群创5.5代厂。近期的消息显示，台积电有意向以200亿新台币买群创南科四厂，将用来扩充先进封装甚至后续先进制程生产使用。业界预期，购置用途有望包含先进封装后续扩产备案、研发新型态封装后续导入量产的备案用地，甚至后续3nm以下先进制程在南科扩充时的弹性用地等。

台积电嘉义厂是CoWoS重镇，但近期因为遗迹问题卡关，如果台积电顺利抢到台南四厂，有机会缓解吃紧的CoWoS产能。不难看出，台积电正再次发力先进封装产能。

 01、最近多家先进封装巨头扩产

中国台湾供应链表示，台积电先进封装CoWoS产能需求依然强劲，即使2024年实现产能翻倍并与专业封测代工厂（OSAT）企业合作，仍无法完全满足客户的需求。目前来看，台积电的先进封装，供不应求。

为了满足客户需求，一方面台积电在积极扩产，另一方面，台积电将溢出订单释出，由Amkor（安靠）、日月光等封测工厂分担，这些分包商已启动WoS环节或CoW环节的产能扩增项目，其中多家先进封装巨头传出扩产计划。

日月光：近三个月来，日月光投控已斥资221.42亿新台币，投入购置设备和厂务设施，透露集团积极强化量能，蓄势待发迎接产业成长盛况。日月光投控高度看好先进封装业务后市，今年初原本预期先进封装营收将增加2.5亿美元，随着需求比预期更强，日期上修该金额预估值，并乐观预期增长态势将延续至明年。日月光投控说明，原本预估先进封装业务占整体封测营收比重约4%至5%，目前看来占比将超过5%，相关比重明年持续壮大，看好明年整体先进封装营收会再倍增。此外，日月光投控近日宣布，子公司日月光董事会决议通过斥资新台币52.63亿元，向关系人宏璟建设(2527-TW)购入其持有K18厂房，以因应公司未来扩充先进封装之产能需求。日月光为配合高雄厂营运成长，购入位于楠梓科技产业园区第一园区之K18新建厂房，主要设置晶圆凸块封装和覆晶封装制程之生产线，除扩充先进封装之生产量能外，期以最佳产能配置提升日月光半导体在第一园区之封装及测试一元化服务效能，继续强化公司整体之发展。

Amkor：另一家半导体产品封装和测试服务提供商Amkor近日传出，完成了韩国仁川松岛K5工厂扩大2.5D先进封装产能的投资，产能较去年第二季度增长约三倍。预计Amkor今年2.5D先进封装的销售额同比将增长四倍。此外，七月底美国商务部宣布同Amkor签署了一份不具约束力的初步备忘录，美国政府将根据《芯片与科学法案》向Amkor授予至多4亿美元直接资金资助和2亿美元贷款。这笔拟议的资金将支持Amkor在亚利桑那州皮奥里亚的一个绿地项目投资约20亿美元和2,000个工作岗位。据悉，Amkor在亚利桑那州的新工厂将成为美国同类工厂中规模最大的。Amkor称该先进封装和测试设施将为世界上最先进的半导体提供完整的端到端先进封装，用于高性能计算、人工智能、通信和汽车终端市场。

矽品：台积电近日宣布，首次将CoWoS技术的关键前段CoW制程外包给硅品中科厂。硅品中科厂将负责建置新产能，计划于明年第二季度引进设备，第三季度开始大规模生产。不过，矽品新厂房的寻觅成为其扩厂上的一大问题，最新情况显示，硅品在去年中旬以27.93亿元出售给环电的潭子厂区，已经由矽品买回，此厂区有望成为矽品扩产的主要基地，此外现有的中山等厂区也开始进行空间调配与挪动。

台积电：台积电总裁魏哲家先前透露，今年CoWoS产能将超过倍增，预估2025年相关产能增加幅度也有可能超过倍增，公司将与OSAT持续合作布局先进封装。目前台积电共有五座先进封装与测试厂，分别位于竹科、中科、南科、龙潭与竹南。其中竹南的AP6于2023年6月正式启用，为台积电首座实现3D Fabric整合前段至后段制程以及测试的全自动化工厂，经过了一年的运营，已成为中国台湾最大的CoWoS封装基地。台积电还计划在嘉义科学园区的先进封装厂新厂加大投资力度。园区已决定拨出六座新厂用地给台积电，比原先预期的四座多出两座，总投资额将超过5000亿台币。有报道称，为了尽快提升CoWoS封装产能，台积电打算在中国台湾南部的屏东再建一座先进封装与测试厂，现在正在选址当中。

 02、英伟达、AMD AI芯片产品都采用CoWoS技术

CoWoS先进封装可大致分为CoW和WoS两步骤，前者结合芯片与中介层，而后者则负责将中介层同基板封装到一起。简言之，CoWoS是把芯片堆叠起来，再封装于基板上，最终形成2.5D、3D型态，借此减少空间并降低功耗和成本。在硅中介层中，台积电使用微凸块、硅穿孔等技术，代替传统引线键合用于裸片间连接，大大提高了互联密度以及数据传输带宽。

目前，英伟达、AMD的AI芯片都采用了台积电CoWoS先进封装方案。英伟达当前主推的H100芯片主要采用台积电4纳米制程，并采用CoWoS先进封装，与SK海力士的高带宽内存（HBM）以2.5D封装形式呈现给用户。此外，Blackwell封装是第一个使用CoWoS-L技术进行封装的大容量设计，但目前CoWoS-L技术存在设计缺陷。

一方面，其在中间层和有机中间层内嵌入多个细微凸起桥，可能导致硅芯片、桥梁、有机中间层和基板之间的热膨胀系数不匹配，从而导致翘曲。另一方面，顶部几个新设计的全局布线金属层会使Blackwell芯片凸起。

此外，台积电也存在CoWoS-L产能不足的问题。为满足需求，Nvidia推出一款名为B200A的Blackwell GPU，其基于B102芯片，可以通过CoWoS-S技术进行封装。B200A将用于满足用户对低端和中端人工智能系统的需求，并将取代HGX8-GPU形态的B100和B200芯片。它具有700W和1000W的HGX形态，最多可达144GB的HBM3E和最高4TB/s的内存带宽。

AMD是台积电SoIC的首发客户，旗下的MI300加速卡就使用了SoIC+CoWoS封装解决方案，可将不同尺寸、功能、节点的晶粒进行异质整合。与英伟达有所区别的是，AMD首先使用SoIC将CPU、GPU芯片进行垂直堆叠整合，然后再与HBM进行CoWoS先进封装。

 03、受AI需求催动，台积电CoWoS需求暴增

随着摩尔定律的放缓，先进制程的推进的成本越来越高，先进封装能以更加具有性价比的方式提高芯片集成度，提高芯片互联速度，实现更加高的带宽，已经得到了越来越广泛的应用。在高端消费电子、人工智能、服务器、汽车等领域，先进封装已经渗透进各个行业的终端应用中。在AI领域，算力和功耗是AI芯片最关键的指标。随着摩尔定律的放缓，单纯依靠先进制程来提升算力性价比越来越低，先进封装发挥着越来越关键的作用。目前英伟达、AMD的AI芯片均采用了台积电的CoWoS先进封装。

在实际应用中，CoWoS技术可将GPU和人工智能加速器等高级处理单元与HBM无缝集成。这种集成对于人工智能应用尤为重要，因为在人工智能应用中，大规模计算能力和快速数据访问是最重要的。CoWoS将处理元件和内存元件就近配置，最大限度地减少了延迟，提高了吞吐量，从而为内存密集型任务带来前所未有的性能提升。

在人工智能、自动驾驶等算力需求暴涨的背景下，先进封装在提高芯片集成度、缩短芯片距离、加快芯片间电气连接速度以及性能优化的过程中扮演了越来越重要角色。终端用户产品需求正在回暖，这也是市场复苏的关键。

从长远看，汽车、HPC（高性能计算）、AIoT（人工智能物联网）的需求将支撑半导体市场重回上升轨道。设备行业消息人士称，目前所有AI芯片厂商都在追赶台积电产能，除了提前锁定未来三年50%产能的英伟达之外，AMD、谷歌、英特尔、微软、Meta、亚马逊AWS以及特斯拉等众多大厂，也在台积电代工服务客户名单中。数据显示，人工智能服务器出货量大幅增长，2023年达到近120万台，预计2022年至2026年的复合年增长率为22%。对人工智能芯片的需求，尤其是对采用更高规格HBM的GPU的需求，导致台积电CoWoS封装的产能紧张，英伟达是其主要客户。

台积电选择积极扩充CoWoS封装产能，很大一部分就是为了满足英伟达的订单需求。英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋曾在今年6月到访台积电总部，与台积电董事长兼首席执行官魏哲家以及台积电创始人张忠谋会面，期间要求台积电为英伟达建立一条专用的CoWoS产线。不过这一要求遭到了台积电高层的质疑，导致场面一度紧张。目前台积电正积极与日月光合作，后者能够执行完整的2.5D CoWoS封装和测试。

随着人工智能的发展，先进封装技术无疑将是未来AI芯片的主流工艺。受CoWoS持续供不应求的影响，台积电此前已将部分WoS工序委托给OSAT企业，以提升CoWoS整体产能；最近，台积电又将委外扩展到CoW阶段。台积电扩大释单之际，AMD也积极在先进封装领域拉拢日月光投控，日月光投控左右逢源，成为英伟达、AMD两大AI芯片巨头争相扶持的先进封装第二供应商。

 04、CoWoS先进封装供货缺口严重，先进封装设备成长超预期

据估算，2024年下半台积电CoWoS月产能可望由原本所设立的3.2万片逐上调月至4万片，2025年月产能更逐月提升至5.8万片，至2028年嘉义新厂产能开出，期间产能都将是逐年大增走势。

基于Blackwell平台的B100等，其裸晶尺寸是既有H100翻倍，估计台积电2024年CoWos总产能年增来到150%，随着2025年成为主流后，CoWos产能年增率将达7成，其中NVIDIA需求占比近半。

HBM方面，随着NVIDIA GPU平台推进，H100主搭载80GB的HBM3，至2025年的B200将达搭载288GB的HBM3e，单颗搭载容量将近3～4倍成长。而据三大原厂目前扩展规划，2025年HBM生产量预期也将翻倍。先进封装所需的重要设备，比传统封装的设备更为复杂，因为先进封装要封装更多的芯片在里面，要更高的精度，更复杂的动作，更快的速度，更高的质量要求。而且先进封装需要更加先进的封装材料。

消息显示，台积电下单了大量CoWoS封装制造设备，以扩大产能。台积电曾在多个场合透露未来几年AI服务器将带来可观收益，并修改了产能规划，向供应链下达CoWoS相关设备订单。据悉，包括弘塑科技、Scientech、GMM Corp和GPM Corp在内的供应链合作伙伴已加快生产以满足订单。消息人士称，他们的新订单排期已延长至2026年。