先進封裝，供不應求！大廠再度擴產
最近有消息稱台積電以總價約200億新台幣買下群創5.5代LCD面板廠。
群創今年七月發佈公告表示，為助力公司營運及未來發展動能，充實營運資金，計畫出售南科D廠區（5.5代廠）TAC廠相關不動產。為配合業務需求暨爭取時效，呈請董事會授權董事長洪進揚於不低於擬處分資產在最近期財務報表上之帳面價值，參考專業估價報告及市場行情資訊（同等規模廠房重設成本），與本案潛在交易對象協商處分條件及簽署買賣相關合約。
之前一直有傳聞稱，美光、封測大廠南茂和台積電都在競購群創5.5代廠。近期的消息顯示，台積電有意向以200億新台幣買群創南科四廠，將用來擴充先進封裝甚至後續先進製程生產使用。
業界預期，購置用途有望包含先進封裝後續擴產備案、研發新型態封裝後續匯入量產的備案用地，甚至後續3nm以下先進製程在南科擴充時的彈性用地等。
台積電嘉義廠是CoWoS重鎮，但近期因為遺蹟問題卡關，如果台積電順利搶到台南四廠，有機會緩解吃緊的CoWoS產能。
不難看出，台積電正再次發力先進封裝產能。
01. 最近多家先進封裝巨頭擴產
台灣供應鏈表示，台積電先進封裝CoWoS產能需求依然強勁，即使2024年實現產能翻倍並與專業封測代工廠（OSAT）企業合作，仍無法完全滿足客戶的需求。
目前來看，台積電的先進封裝，供不應求。為了滿足客戶需求，一方面台積電在積極擴產，另一方面，台積電將溢出訂單釋出，由Amkor（安靠）、日月光等封測工廠分擔，這些分包商已啟動WoS環節或CoW環節的產能擴增項目，其中多家先進封裝巨頭傳出擴產計畫。
日月光：近三個月來，日月光投控已斥資221.42億新台幣，投入購置裝置和廠務設施，透露集團積極強化量能，蓄勢待發迎接產業成長盛況。
日月光投控高度看好先進封裝業務後市，今年初原本預期先進封裝營收將增加2.5億美元，隨著需求比預期更強，日期上修該金額預估值，並樂觀預期增長態勢將延續至明年。
日月光投控說明，原本預估先進封裝業務佔整體封測營收比重約4%至5%，目前看來佔比將超過5%，相關比重明年持續壯大，看好明年整體先進封裝營收會再倍增。
此外，日月光投控近日宣佈，子公司日月光董事會決議通過斥資新台幣52.63億元，向關係人宏璟建設(2527-TW)購入其持有K18廠房，以因應公司未來擴充先進封裝之產能需求。
日月光為配合高雄廠營運成長，購入位於楠梓科技產業園區第一園區之K18新建廠房，主要設定晶圓凸塊封裝和覆晶封裝製程之生產線，除擴充先進封裝之生產量能外，期以最佳產能組態提升日月光半導體在第一園區之封裝及測試一元化服務效能，繼續強化公司整體之發展。
Amkor：另一家半導體產品封裝和測試服務提供商Amkor近日傳出，完成了韓國仁川松島K5工廠擴大2.5D先進封裝產能的投資，產能較去年第二季度增長約三倍。預計Amkor今年2.5D先進封裝的銷售額同比將增長四倍。
此外，七月底美國商務部宣佈同Amkor簽署了一份不具約束力的初步備忘錄，美國政府將根據《晶片與科學法案》向Amkor授予至多4億美元直接資金資助和2億美元貸款。這筆擬議的資金將支援Amkor在亞利桑那州皮奧里亞的一個綠地項目投資約20億美元和2,000個工作崗位。
據悉，Amkor在亞利桑那州的新工廠將成為美國同類工廠中規模最大的。Amkor稱該先進封裝和測試設施將為世界上最先進的半導體提供完整的端到端先進封裝，用於高性能計算、人工智慧、通訊和汽車終端市場。
矽品：台積電近日宣佈，首次將CoWoS技術的關鍵前段CoW製程外包給硅品中科廠。硅品中科廠將負責建置新產能，計畫於明年第二季度引進裝置，第三季度開始大規模生產。
不過，矽品新廠房的尋覓成為其擴廠上的一大問題，最新情況顯示，硅品在去年中旬以27.93億元出售給環電的潭子廠區，已經由矽品買回，此廠區有望成為矽品擴產的主要基地，此外現有的中山等廠區也開始進行空間調配與挪動。
台積電：台積電總裁魏哲家先前透露，今年CoWoS產能將超過倍增，預估2025年相關產能增加幅度也有可能超過倍增，公司將與OSAT持續合作佈局先進封裝。
目前台積電共有五座先進封裝與測試廠，分別位於竹科、中科、南科、龍潭與竹南。其中竹南的AP6於2023年6月正式啟用，為台積電首座實現3D Fabric整合前段至後段製程以及測試的全自動化工廠，經過了一年的營運，已成為台灣最大的CoWoS封裝基地。
台積電還計畫在嘉義科學園區的先進封裝廠新廠加大投資力度。園區已決定撥出六座新廠用地給台積電，比原先預期的四座多出兩座，總投資額將超過5000億台幣。
有報導稱，為了盡快提升CoWoS封裝產能，台積電打算在台灣南部的屏東再建一座先進封裝與測試廠，現在正在選址當中。
02. 輝達、AMD AI晶片產品都採用CoWoS技術
CoWoS先進封裝可大致分為CoW和WoS兩步驟，前者結合晶片與中介層，而後者則負責將中介層同基板封裝到一起。簡言之，CoWoS是把晶片堆疊起來，再封裝於基板上，最終形成2.5D、3D型態，借此減少空間並降低功耗和成本。在硅中介層中，台積電使用微凸塊、硅穿孔等技術，代替傳統引線鍵合用於裸片間連接，大大提高了互聯密度以及資料傳輸頻寬。
目前，輝達、AMD的AI晶片都採用了台積電CoWoS先進封裝方案。
輝達當前主推的H100晶片主要採用台積電4納米製程，並採用CoWoS先進封裝，與SK海力士的高頻寬記憶體（HBM）以2.5D封裝形式呈現給使用者。
此外，Blackwell封裝是第一個使用CoWoS-L技術進行封裝的大容量設計，但目前CoWoS-L技術存在設計缺陷。一方面，其在中間層和有機中間層內嵌入多個細微凸起橋，可能導致硅晶片、橋樑、有機中間層和基板之間的熱膨脹係數不匹配，從而導致翹曲。另一方面，頂部幾個新設計的全域布線金屬層會使Blackwell晶片凸起。此外，台積電也存在CoWoS-L產能不足的問題。
為滿足需求，Nvidia推出一款名為B200A的Blackwell GPU，其基於B102晶片，可以通過CoWoS-S技術進行封裝。B200A將用於滿足使用者對低端和中端人工智慧系統的需求，並將取代HGX8-GPU形態的B100和B200晶片。它具有700W和1000W的HGX形態，最多可達144GB的HBM3E和最高4TB/s的記憶體頻寬。
AMD是台積電SoIC的首發客戶，旗下的MI300加速卡就使用了SoIC+CoWoS封裝解決方案，可將不同尺寸、功能、節點的晶粒進行異質整合。與輝達有所區別的是，AMD首先使用SoIC將CPU、GPU晶片進行垂直堆疊整合，然後再與HBM進行CoWoS先進封裝。
03. 受AI需求催動，台積電CoWoS需求暴增
隨著摩爾定律的放緩，先進製程的推進的成本越來越高，先進封裝能以更加具有性價比的方式提高晶片整合度，提高晶片互聯速度，實現更加高的頻寬，已經得到了越來越廣泛的應用。在高端消費電子、人工智慧、伺服器、汽車等領域，先進封裝已經滲透進各個行業的終端應用中。
在AI領域，算力和功耗是AI晶片最關鍵的指標。隨著摩爾定律的放緩，單純依靠先進製程來提升算力性價比越來越低，先進封裝發揮著越來越關鍵的作用。目前輝達、AMD的AI晶片均採用了台積電的CoWoS先進封裝。
在實際應用中，CoWoS技術可將GPU和人工智慧加速器等高級處理單元與HBM無縫整合。這種整合對於人工智慧應用尤為重要，因為在人工智慧應用中，大規模計算能力和快速資料訪問是最重要的。CoWoS將處理元件和記憶體元件就近組態，最大限度地減少了延遲，提高了吞吐量，從而為記憶體密集型任務帶來前所未有的性能提升。
在人工智慧、自動駕駛等算力需求暴漲的背景下，先進封裝在提高晶片整合度、縮短晶片距離、加快晶片間電氣連接速度以及性能最佳化的過程中扮演了越來越重要角色。終端使用者產品需求正在回暖，這也是市場復甦的關鍵。從長遠看，汽車、HPC（高性能計算）、AIoT（人工智慧物聯網）的需求將支撐半導體市場重回上升軌道。
裝置行業消息人士稱，目前所有AI晶片廠商都在追趕台積電產能，除了提前鎖定未來三年50%產能的輝達之外，AMD、Google、英特爾、微軟、Meta、亞馬遜AWS以及特斯拉等眾多大廠，也在台積電代工服務客戶名單中。
資料顯示，人工智慧伺服器出貨量大幅增長，2023年達到近120萬台，預計2022年至2026年的復合年增長率為22%。對人工智慧晶片的需求，尤其是對採用更高規格HBM的GPU的需求，導致台積電CoWoS封裝的產能緊張，輝達是其主要客戶。台積電選擇積極擴充CoWoS封裝產能，很大一部分就是為了滿足輝達的訂單需求。
輝達創始人兼首席執行官黃仁勳曾在今年6月到訪台積電總部，與台積電董事長兼首席執行官魏哲家以及台積電創始人張忠謀會面，期間要求台積電為輝達建立一條專用的CoWoS產線。不過這一要求遭到了台積電高層的質疑，導致場面一度緊張。
目前台積電正積極與日月光合作，後者能夠執行完整的2.5D CoWoS封裝和測試。隨著人工智慧的發展，先進封裝技術無疑將是未來AI晶片的主流工藝。
受CoWoS持續供不應求的影響，台積電此前已將部分WoS工序委託給OSAT企業，以提升CoWoS整體產能；最近，台積電又將委外擴展到CoW階段。台積電擴大釋單之際，AMD也積極在先進封裝領域拉攏日月光投控，日月光投控左右逢源，成為輝達、AMD兩大AI晶片巨頭爭相扶持的先進封裝第二供應商。
04. CoWoS先進封裝供貨缺口嚴重，先進封裝裝置成長超預期
據估算，2024年下半台積電CoWoS月產能可望由原本所設立的3.2萬片逐上調月至4萬片，2025年月產能更逐月提升至5.8萬片，至2028年嘉義新廠產能開出，期間產能都將是逐年大增走勢。
基於Blackwell平台的B100等，其裸晶尺寸是既有H100翻倍，估計台積電2024年CoWos總產能年增來到150%，隨著2025年成為主流後，CoWos產能年增率將達7成，其中NVIDIA需求佔比近半。
HBM方面，隨著NVIDIA GPU平台推進，H100主搭載80GB的HBM3，至2025年的B200將達搭載288GB的HBM3e，單顆搭載容量將近3～4倍成長。而據三大原廠目前擴展規劃，2025年HBM生產量預期也將翻倍。
先進封裝所需的重要裝置，比傳統封裝的裝置更為複雜，因為先進封裝要封裝更多的晶片在裡面，要更高的精度，更複雜的動作，更快的速度，更高的質量要求。而且先進封裝需要更加先進的封裝材料。
消息顯示，台積電下單了大量CoWoS封裝製造裝置，以擴大產能。台積電曾在多個場合透露未來幾年AI伺服器將帶來可觀收益，並修改了產能規劃，向供應鏈下達CoWoS相關裝置訂單。據悉，包括弘塑科技、Scientech、GMM Corp和GPM Corp在內的供應鏈合作夥伴已加快生產以滿足訂單。消息人士稱，他們的新訂單排期已延長至2026年。 (半導體產業縱橫)