AI硬體產業鏈正在出現一個愈來愈清晰的變化:算力、記憶體與光通訊三條主線,最終都在先進封裝環節匯合。
當GPU、AI ASIC與HBM不斷升級,晶片性能已不能只依靠製程微縮。如何把更多運算晶粒、記憶體與光學元件整合在同一個封裝內,開始直接決定AI系統的頻寬、功耗、延遲與成本。
這意味著,封裝不再只是晶片生產的最後一道工序,而正在成為後摩爾時代提升系統性能的核心技術。
為什麼「算、存、光」都利多先進封裝?
第一條主線:算力——Chiplet推動CoWoS需求爆發
AI晶片的晶體管數量與I/O介面快速增加,但單顆晶片尺寸受到光罩極限、良率與功耗限制,輝達、AMD及大型雲服務商開始大量採用Chiplet架構。
Chiplet將大型晶片拆分成多顆運算晶粒,再通過CoWoS、SoIC或EMIB等技術重新整合。相比傳統封裝,這類方案需要更多RDL層、更精密的鍵合設備,以及更複雜的中介層、載板與測試工序。
目前,大部分搭載HBM的高階GPU與AI ASIC均需要先進封裝,CoWoS已成為AI算力擴張的重要產能瓶頸。
第二條主線:記憶體——HBM堆疊層數愈高,封裝難度愈大
HBM需要將多顆DRAM晶粒垂直堆疊,並通過TSV與GPU、ASIC整合在同一個封裝內。
隨著HBM由8層、12層向16層甚至20層發展,晶圓必須進一步減薄,對貼片精度、翹曲控制、散熱及良率的要求明顯提高,帶動熱壓鍵合、混合鍵合、晶圓減薄、切割及檢測設備升級。
未來HBF若逐步商業化,同樣需要將多層NAND垂直堆疊,並通過中介層與GPU連接。換言之,無論是HBM還是HBF,記憶體向3D化發展,都會增加先進封裝的工序與價值量。
第三條主線:光通訊——CPO把光學元件帶入封裝層
當AI叢集規模擴大,傳統銅互連與可插拔光模塊開始面臨功耗、延遲及頻寬瓶頸,CPO共封裝光學逐步成為下一代
資料中心網絡的重要方向。
以台積電COUPE平台為例,電子晶片EIC與光子晶片PIC可通過SoIC技術進行高密度堆疊,未來更可將交換晶片、光引擎與HBM整合在同一個CoWoS封裝內。
這意味著,光電轉換環節正在由交換機面板進一步下沉至封裝層。CPO愈普及,對混合鍵合、矽光子封裝、精密對準及光電測試設備的需求就愈高。
先進封裝的市場TAM有多大?
根據中信建投數據,全球先進封裝市場規模已由2019年的252.9億美元增長至2024年的407.6億美元,預計2029年進一步達到674.4億美元,2024至2029年複合增長率約10.6%。
相比之下,傳統封裝同期增速只有約2.1%。預計到2029年,先進封裝佔全球封測市場的比重將由目前約四成提升至50%。
其中,真正高增長的方向是2.5D/3D封裝:
– 2024年市場規模:81.8億美元;
– 2029年預計達到:258.2億美元;
– 2024至2029年複合增長率:25.8%。
因此,先進封裝不只是千億美元封測市場內部的結構升級,2.5D/3D、HBM及CPO相關封裝更是其中增長最快、價值量最高的細分賽道。
那些產業鏈公司值得關注?
沿著先進封裝的生產流程,可以分為五個主要環節。
一、先進封裝製造:受益確定性最高
這一環節直接承接GPU、AI ASIC、HBM與CPO的封裝需求。台積電是全球CoWoS與SoIC的核心供應商;日月光、Amkor則有望承接後段工序與台積電外溢訂單。英特爾和三星電子分別擁有EMIB、Foveros及自有HBM封裝技術。
值得關注的公司包括:
核心代工: $台積電 (TSM.US)$ ;
核心OSAT(外包半導體封裝測試): $日月光半導體 (ASX.US)$ 、 $艾馬克技術 (AMKR.US)$ ;
IDM自建封裝: $英特爾 (INTC.US)$ 、 $三星電子 (005930.KR)$ ;
韓國OSAT: $Hana Micron (067310.KR)$ 、 $Nepes (033640.KR)$ 、 $Unisem (036200.KR)$ ;
HBM相關: $SK海力士 (SKHY.US)$ 、 $美光科技 (MU.US)$ 。
其中,台積電的確定性最高;日月光與艾馬克則更具封裝產能外溢彈性。
二、先進封裝設備:擴產周期中的「賣鏟人」
CoWoS、SoIC、HBM與CoPoS擴產,將拉動鍵合、切割、減薄、沉積、清洗、曝光及量測設備需求。
代表企業包括: $ASMPT (00522.HK)$ 、 $科磊 (KLAC.US)$ 、 $應用材料 (AMAT.US)$ 、 $泛林集團 (LRCX.US)$ 、 $ACM Research (ACMR.US)$ 、 $Onto Innovation (ONTO.US)$ 、 $庫力索法半導體 (KLIC.US)$ 、 $Nordson (NDSN.US)$ 、 $Tokyo Electron (8035.JP)$ 、 $Disco (6146.JP)$ 、 $TOWA (6315.JP)$ 、 $斯庫林集團 (7735.JP)$ 、 $佳能 (7751.JP)$ 、 $荏原製作所 (6361.JP)$ 、 $韓美半導體 (042700.KR)$ 。
其中,混合鍵合、熱壓鍵合、晶圓減薄切割及量測設備的價值量提升最明顯。設備企業通常不需要押注單一AI晶片客戶,受益範圍相對更廣。
三、IC載板與中介層:需求增長,但技術路線分化
AI晶片封裝面積擴大、RDL層數增加,將提高高階載板與中介層的需求。相關公司包括 $三星電機 (009150.KR)$ 、 $揖斐電電子 (4062.JP)$ 、 $京瓷 (6971.JP)$ 、 $大日本印刷 (7912.JP)$ 、 $凸版印刷 (7911.JP)$ 、 $Daeduck Electronics (353200.KR)$ 、 $LG Innotek (011070.KR)$ 及 $SKC (011790.KR)$ 。
不過,這一環節需要留意技術替代。CoWoP嘗試以PCB類載板取代部分傳統ABF載板,而CoPoS及玻璃中介層也可能改變現有供應格局。
因此,更值得關注的是能夠切入高階ABF載板、面板級封裝、玻璃基板及下一代RDL技術的廠商。
四、封裝材料:工序增加帶動單機用量提升
先進封裝需要使用更多高純度、低介電、耐高溫及低熱膨脹材料。
代表企業包括 $杜邦 (DD.US)$ 、 $Element Solutions (ESI.US)$ 、 $英特格 (ENTG.US)$ 、 $味之素 (2802.JP)$ 、 $Resonac控股 (4004.JP)$ 、 $住友電木 (4203.JP)$ 、 $信越化學工業 (4063.JP)$ 、 $三菱瓦斯化學 (4182.JP)$ 、 $東京應化工業 (4186.JP)$ 、 $住友化學 (4005.JP)$ 及 $東麗工業 (3402.JP)$ 。
從ABF膜、光刻膠、封裝樹脂到電鍍液、臨時鍵合膠與散熱材料,每增加一層RDL或一道鍵合工序,都可能帶動材料用量與規格同步提升。
五、檢測與測試:容易被低估的受益環節
先進封裝整合的晶粒愈多,對良率的要求就愈高。如果GPU、I/O Die或任何一顆HBM出現問題,整個高價值封裝都可能報廢。因此,先進封裝需要增加已知良品晶粒測試、封裝前後檢測、老化測試及光電測試。
代表企業包括 $泰瑞達 (TER.US)$ 、 $科休半導體 (COHU.US)$ 、 $FormFactor (FORM.US)$ 、 $康特科技 (CAMT.US)$ 、 $愛德萬測試 (6857.JP)$ 、 $Lasertec半導體 (6920.JP)$ 、 $Leeno Industrial (058470.KR)$ 、 $ISC Co (095340.KR)$ 及 $Techwing (089030.KR)$ 。
這一環節可同時受益於晶片出貨增加、測試節點增多、測試時間延長及設備規格升級,是先進封裝產業鏈中容易被忽視的方向。
總結
總結而言,AI硬體升級正從單純追求製程微縮,轉向「系統級整合」。算力需要Chiplet與CoWoS,記憶體走向HBM/HBF多層堆疊,光通訊則透過CPO進入封裝層,「算、存、光」三條主線最終共同推高先進封裝的技術門檻與單機價值量。
未來產業鏈的核心機會,將逐步由單純的「產能擴張」,轉向誰能突破良率、散熱、翹曲控制與高密度互連等關鍵瓶頸。換言之,先進封裝已不再只是AI晶片的配套環節,而是決定下一代AI系統能否持續升級的核心基礎設施。(牛牛課堂)
