3月18日,據中國臺灣經濟日報報道,臺積電將在臺灣地區(qū)嘉義科學園區(qū)先進封裝廠新廠加大投資,園區(qū)將撥出六座新廠用地給臺積電,比原本預期的四座多兩座,總投資額逾5000億新臺幣(約合人民幣1137億元),主要擴充晶圓基片芯片(CoWoS)先進封裝產能。另據其他媒體消息顯示,臺積電正考慮在日本建設先進的芯片封裝產能,選擇之一是將其CoWoS封裝技術引入日本。
3月18日晚間,臺積電官方雖未證實六座新廠及日本擴建封裝廠的消息,但其表示,因應市場對半導體先進封裝產能強勁需求,臺積電計劃先進封裝廠將進駐嘉義科學園區(qū)。
據悉,從去年中至今年初,中國臺灣方面就積極協(xié)調臺積電先進封裝廠進駐位于太保的嘉科,相關環(huán)評、水電設施都已盤點、處理完成,預計4月就能動工,這間接證實相關傳聞。
先進封裝需求強勁,臺積電CoWoS一騎絕塵
先進封裝的意義旨在實現(xiàn)更大的互連密度(每個區(qū)域有更多的互連),減少跡線長度(trace length )以降低每比特傳輸?shù)难舆t和能量。目前先進封裝領域的主要競爭對象早已不僅僅是傳統(tǒng)的封裝企業(yè),許多晶圓代工大廠和存儲巨頭企業(yè)也紛紛參與進來,主要選手有包括日月光、英特爾、臺積電、三星、安靠、長電科技、通富微電、華天科技等。
上述各家先進封裝略有不同,包括臺積電的SoIC、CoWoS和InFO等,英特爾的EMIB、Foveros和Co-EMIB等,三星的I-Cube(2.5D)、X-Cube(3D),日月光的Fan Out Package-on-Package(FOPoP)、Fan Out Chip-on-Substrate(FOCoS)等六大核心封裝技術等,大陸情況看,長電科技已覆蓋SiP、WL-CSP、2.5D、3D等,同時XDFOI Chiplet高密度多維異構集成系列工藝已按計劃進入穩(wěn)定量產階段;通富微電擁有多樣化Chiplet封裝解決方案,已具備7nm、5nm、Chiplet等先進技術優(yōu)勢;華天科技同樣已經具備5nm芯片的封裝技術,Chiplet封裝技術也已量產。
這其中,臺積電此次擴產的CoWoS先進封裝技術以及最近爆火的HBM先進封裝為行業(yè)重點。
臺積電的CoWoS封裝為何物?
據TrendForce集邦咨詢研究顯示,臺積電的CoWoS先進封裝是目前AI 服務器芯片主力采用者。CoWoS封裝技術主要分為CoW和oS兩段,其中,CoW主要整合各種Logic IC(如CPU、GPU、AISC等)及HBM存儲器等,另外,oS部分則將上述CoW以凸塊(Solder Bump)等接合,封裝在基板上,最后再整合到PCBA,成為服務器主機板的主要運算單元,與其他零部件如網絡、儲存、電源供應單元(PSU)及其他I/O等組成完整的AI 服務器系統(tǒng)。
臺積電方面已多次釋出產能擴建消息,臺積電首席執(zhí)行官魏哲家曾在1月份表示,該公司計劃今年將CoWos產量增加一倍,并計劃在2025年進一步增加。本輪先進封裝熱潮也帶動了設備廠商業(yè)績。據產業(yè)鏈人士消息,CoWoS相關設備廠商如中國臺灣萬潤、弘塑、辛耘等近日表示,“每天都在加班,訂單太多了!”
其中,萬潤切入臺積電2.5D/3D先進封裝供應鏈,是CoWoS點膠機與自動光學檢測的主要供應商;辛耘為晶圓代工廠先進封裝合格供應商之一,供應鏈透露,臺積電先進封裝大擴產,辛耘已領先同行取得多數(shù)訂單;弘塑是半導體濕制程設備生產商,不只是臺積電供應鏈伙伴,亦卡位日月光等全球前六大封測廠供應鏈。
與CoWoS緊密掛鉤的HBM也供不應求
在性能和市場的推動下,產業(yè)希望在單個封裝內能集成更多的Chiplet和HBM,而先進封裝使這成為可能。其中,HBM與先進封裝技術緊密掛鉤,其通過先進封裝技術實現(xiàn)了新一代內存解決方案,將多個存儲芯片堆疊后和GPU封裝在一起,實現(xiàn)大容量、高位寬的內存組合陣列。
目前,HBM已經經歷了幾代產品的更迭,業(yè)界正在期待HBM3E及HBM4的到來。傳統(tǒng)封裝還無法匹配HBM需求,目前各大存儲廠商主要使用基于TSV的封裝技術進行芯片堆疊。TSV硅通孔技術通過硅通道垂直穿過組成堆棧的不同芯片或不同層實現(xiàn)不同功能芯片集成,貫穿所有芯片層的通道可以進行信號、指令、電流的傳輸,吞吐量的增加打破了單一封裝內低帶寬的限制。
行業(yè)人士表示,臺積電的CoWoS是目前最適配的封裝方案。不夸張地說,目前幾乎所有的HBM系統(tǒng)都封裝在CoWos上。
據TrendForce集邦咨詢最新研究,由于HBM售價高昂、獲利高,進而造就廣大資本支出投資。據TrendForce集邦咨詢資深研究副總吳雅婷預估,截至2024年底,整體DRAM產業(yè)規(guī)劃生產HBM TSV的產能約為250K/m,占總DRAM產能(約1,800K/m)約14%,供給位元年成長約260%。此外,2023年HBM產值占比之于DRAM整體產業(yè)約8.4%,至2024年底將擴大至20.1%。
TrendForce集邦咨詢觀察,以HBM產能來看,三星、SK海力士(SK hynix)至今年底的HBM產能規(guī)劃最積極,三星HBM總產能至年底將達約130K(含TSV);SK海力士約120K,但產能會依據驗證進度與客戶訂單持續(xù)而有變化。另以現(xiàn)階段主流產品HBM3產品市占率來看,目前SK海力士于HBM3市場比重逾9成,而三星將隨著后續(xù)數(shù)個季度AMD MI300逐季放量持續(xù)緊追。