CoWoS，是一門好生意

作者：九林

臺(tái)積電正在考慮漲價(jià)。漲價(jià)的對象除了3nm先進(jìn)工藝，還有CoWoS先進(jìn)封裝。明年3nm漲約5%，而CoWoS則高漲10%～20%。“不是AI芯片短缺，而是我們的CoWoS產(chǎn)能短缺?！边@是臺(tái)積電劉德音在接受采訪時(shí)的回答。這項(xiàng)臺(tái)積電默默培育十多年的技術(shù)，成為全球矚目的焦點(diǎn)。

?01、CoWoS的巨大需求

憑借著CoWoS臺(tái)積電幾乎要成為全球最大的封裝廠了。先進(jìn)封裝占臺(tái)積電整體業(yè)績的比重逐步增高，相關(guān)毛利率也逐步提升。有分析師預(yù)計(jì)，臺(tái)積電今年先進(jìn)封裝營收可以超越70億美元，挑戰(zhàn)80億美元。先進(jìn)封裝目前約占臺(tái)積電營收的 7%～9%，預(yù)計(jì)未來五年該部門的增長將超過臺(tái)積電的平均水平。這與臺(tái)積電CoWoS封裝技術(shù)不無關(guān)系。不少AI芯片都需要采用CoWoS的封裝技術(shù)。

我們可以看下CoWoS的市場需求。打頭陣的是英偉達(dá)，英偉達(dá)占整體供應(yīng)量比重超過50%。之前的A100和H100等用的都是CoWoS封裝。之后的Blackwell Ultra 產(chǎn)品，也是使用的臺(tái)積電CoWoS封裝工藝。而到了明年，英偉達(dá)將會(huì)推廣采用 CoWoS-L 技術(shù)的 B300 和 GB300 系列。AMD的MI300用的是臺(tái)積電SoIC（3D）和CoWoS（2.5D）兩種封裝技術(shù)。

此外，博通、微軟、亞馬遜、谷歌對于CoWoS的也有一定的需求。據(jù)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，AMD和博通對CoWoS產(chǎn)能需求，合計(jì)的占比超過27.7%。目前，AI芯片雖然沒有采用最先進(jìn)的制造工藝，但高度依賴先進(jìn)的封裝技術(shù)。全球半導(dǎo)體公司能否從臺(tái)積電獲得更先進(jìn)的封裝產(chǎn)能，將決定其市場滲透率和控制力。因此有消息稱，英偉達(dá)為了獲得更多CoWoS產(chǎn)能，甚至表示愿意漲價(jià)，從而拉開與競爭對手的距離。

不過這一消息也不算空穴來風(fēng)，因?yàn)辄S仁勛真的在公開場合強(qiáng)調(diào)：“臺(tái)積電不只是生產(chǎn)晶圓，還處理著眾多供應(yīng)鏈問題?！彼舱J(rèn)同目前定價(jià)過低，支持臺(tái)積電漲價(jià)的舉措。從目前的CoWoS需求來看，即使到了明年，英偉達(dá)50%占比仍然不會(huì)變，而AMD在臺(tái)積電的CoWoS封裝訂單量將小幅增加。據(jù)預(yù)估，英偉達(dá)對CoWoS-L工藝的需求可能會(huì)從2024年的3.2萬片晶圓大幅增加至2025年的38萬片晶圓，同比增長1018%。如此巨大的CoWoS需求，使得臺(tái)積電頻頻提及擴(kuò)產(chǎn)。

?02、CoWoS怎么走到這一步？

CoWoS并非一飛沖天，而是默默前行。先進(jìn)封裝不是一個(gè)新概念，追溯歷史，2000年是先進(jìn)封裝的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從這一年開始，封裝從傳統(tǒng)的引線接合、倒裝芯片方式，轉(zhuǎn)向“晶圓級封裝”。早在2008年，臺(tái)積電便成立集成互連與封裝技術(shù)整合部門（IIPD）入局先進(jìn)封裝。當(dāng)時(shí)的臺(tái)積電在金融危機(jī)的影響下，陷入了經(jīng)營虧損。內(nèi)憂外患下，張忠謀重新出山執(zhí)掌臺(tái)積電，同時(shí)請回已經(jīng)退休的蔣尚義掌舵研發(fā)，開發(fā)先進(jìn)封裝技術(shù)進(jìn)行差異化競爭。

據(jù)蔣尚義回憶，最初提出先進(jìn)封裝而被公司（臺(tái)積電）內(nèi)部視為“笑話”。2011年，臺(tái)積電開發(fā)出了第一代 CoWoS封裝技術(shù)，這是最初的起源。當(dāng)時(shí)，CoWoS 使用硅（Si）襯底作為中間襯底（中介層），將多個(gè)芯片集成在一個(gè)封裝體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了更高的互連密度和更好的性能。

此時(shí)，人們對于CoWoS還是缺乏興趣。第一個(gè)愿意采用成本高昂CoWoS技術(shù)的公司還是華為。臺(tái)積電CoWoS的記事表中顯示，在2014年海思Hi1616芯片采用了CoWoS工藝。

之后，CoWoS封裝不斷改進(jìn)發(fā)展?，F(xiàn)在CoWoS是一種2.5D的整合生產(chǎn)技術(shù)，由CoW和WoS組合而來：CoW就是將芯片堆疊在晶圓上（Chip-on-Wafer），而WoS就是基板上的晶圓（Wafer-on-Substrate），整合成CoWoS。

據(jù)不同的中介層，臺(tái)積電將CoWoS封裝技術(shù)分為了三類：第一類，CoWoS-S，使用Si襯底作為中介層；第二類CoWoS-R，使用重新布線層（RDL）作為中介層；第三類CoWoS-L，使用小芯片（Chiplet）和RDL作為中介層。

在最新的演講中，臺(tái)積電高效能封裝整合處處長侯上勇表示，作為能滿足所有條件的最佳解決方案，臺(tái)積電的先進(jìn)封裝重點(diǎn)會(huì)從CoWoS-S 逐步轉(zhuǎn)移至CoWoS-L，并稱CoWoS-L 是未來藍(lán)圖關(guān)鍵技術(shù)。侯上勇認(rèn)為，由于頂部晶片（Top Die）成本非常高，CoWoS-L 是比CoWoS-R、CoWoS-S 更能滿足所有條件的最佳解決方案，且因?yàn)榫哂徐`活性，可在其中介層實(shí)現(xiàn)異質(zhì)整合，會(huì)有其專精的尺寸與功能。CoWoS-L 可兼容于各式各樣的高效能頂級芯片，例如先進(jìn)邏輯、SoIC 和HBM。

?03、都在眼饞CoWoS產(chǎn)能

臺(tái)積電“吃肉”

臺(tái)積電CoWoS產(chǎn)能全部在中國臺(tái)灣，共有五座先進(jìn)封測廠，分別位于龍?zhí)?、竹科、竹南、中科、南科。南科嘉義園區(qū)第一座P1廠已于5月動(dòng)工，不過在施工的過程中挖到了疑似遺址，現(xiàn)依據(jù)文資法進(jìn)行相關(guān)處理。官方的回答是相關(guān)清理工作會(huì)在今年10月完成，臺(tái)積電嘉科先進(jìn)封裝廠規(guī)劃明年第3季裝機(jī)不受影響。根據(jù)先前規(guī)劃，臺(tái)積電會(huì)在嘉義建設(shè)2座CoWoS先進(jìn)封裝廠，原計(jì)劃2028年量產(chǎn)。竹南先進(jìn)封裝廠（AP6）已經(jīng)在2023年6月正式啟用，經(jīng)過了一年的運(yùn)營，隨著設(shè)備移至AP6C廠，已成為臺(tái)積電最大的CoWoS基地，第三季CoWoS月產(chǎn)能翻倍，由1.7萬片增至3.3萬片。除了竹南廠區(qū)AP6C外，原本僅承接OS后期制程的中科廠區(qū)也將逐步轉(zhuǎn)為CoW制程，而嘉義廠區(qū)則正處于土地整備階段，預(yù)計(jì)進(jìn)度將比銅鑼廠更快。三季度，臺(tái)積電還新增了CoWoS相關(guān)機(jī)臺(tái)，并已要求設(shè)備廠商增派工程師，以充實(shí)龍?zhí)禔P3廠、中部科學(xué)園區(qū)AP5廠的產(chǎn)能。在財(cái)報(bào)會(huì)議上，臺(tái)積電已經(jīng)明確表示了，其CoWoS產(chǎn)能會(huì)在2024年和2025年每年翻一番，但需求仍將超過供應(yīng)?，F(xiàn)在，臺(tái)積電先進(jìn)封裝產(chǎn)能在2022至2026年，年復(fù)合成長率達(dá)到50％以上。

臺(tái)積電營運(yùn)、先進(jìn)封裝技術(shù)暨服務(wù)副總何軍表示：“以往3至5年蓋一個(gè)廠，現(xiàn)在已縮短到2年內(nèi)就要蓋好，以滿足客戶需求?！?/strong>不過，臺(tái)積電的CoWoS具體的產(chǎn)能在財(cái)報(bào)中并沒有披露。何軍曾在秀出簡報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，幽默提到：“現(xiàn)在簡報(bào)都不敢放（先進(jìn)封裝產(chǎn)能）數(shù)字，因?yàn)榭腿硕家恢闭f（產(chǎn)能）不夠，所以干脆不放具體數(shù)字了”。目前臺(tái)積電的CoWoS多是機(jī)構(gòu)預(yù)測。