台積電,已然成為了晶片行業必不可缺的重要角色。
據Counterpoint Research的統計資料顯示,台積電今年第二季純晶圓代工市佔率達71%,進一步拉大與後來者的差距。 Counterpoint指出,台積電成長動能主要來自2奈米製程進入量產、3奈米產能持續爬坡,加上8吋、12吋成熟製程與先進封裝產能供不應求,讓台積電掌握更強議價能力,營收能見度同步提升。
現在,隨著各大手機廠商開始發力、資料中心的爆發,各種先進製程晶片需求暴增,進而推動台積電加大擴張力度。從最新的報導可以看到,台積電不但開始擴展晶圓廠,還在建設封裝廠。
赴美再建六座晶圓廠?
據台媒引述半導體裝置產業鏈近期傳出消息稱,繼亞利桑那州之後,台積電正在評估建設美國第二座大型製造園區,規劃再建設六座先進晶圓廠,潛在落腳點被指向德州達拉斯及北德州地區。如果相關計畫最終落地,台積電在美國將形成亞利桑那、德州兩大先進製造基地,進一步完善當地半導體產業鏈。
截至目前,台積電尚未對此消息作出正式回應。不過,近期“台積電將在德州建設新廠”的消息已經在半導體供應鏈內部流傳,多家供應鏈廠商表示確實聽到過相關討論,但目前台積電尚未正式要求供應商提前進行建廠準備,因此具體規劃仍存在變數。
台積電擴大美國佈局的背後,核心驅動力之一是AI和高性能計算(HPC)需求持續增長。目前,台積電位於美國亞利桑那州鳳凰城的製造基地已經將總投資規模提高至約2650億美元,規劃建設六座晶圓廠、兩座先進封裝廠以及一個研發中心,目標是打造覆蓋晶圓製造、先進封裝和研發的完整製造叢集。
隨著AI加速器性能不斷提升,先進製程已經不再是唯一關鍵,CoWoS等2.5D/3D先進封裝以及HBM等技術的重要性也越來越高。對於輝達、AMD等AI晶片客戶而言,晶圓製造、先進封裝和高頻寬記憶體之間需要形成更加緊密的供應鏈協同。因此,台積電在美國建設先進晶圓廠的同時,也在逐步將先進封裝能力向當地延伸。
美國市場則是台積電擴大當地製造的重要原因。蘋果、輝達、AMD、高通等美國企業都是台積電的重要客戶,隨著美國持續推動先進晶片製造本土化,客戶對於本地生產能力的需求不斷增加。與此同時,美國貿易政策和關稅政策的不確定性,也使得台積電進一步靠近美國客戶和終端市場。
在潛在選址方面,達拉斯及北德州具備較為完整的半導體產業基礎。當地長期被稱為“矽草原”,已經形成晶圓製造、半導體裝置、材料、光通訊以及電子製造等產業叢集。德州儀器在當地擁有大規模製造基地,三星也在奧斯汀佈局晶圓廠,周邊同時聚集了眾多電子、通訊和高科技企業。
對於台積電而言,德州的另一項吸引力來自能源、土地和人才資源。先進晶圓廠屬於高耗能、高用水產業,需要穩定的電力、大量工業用地以及成熟的技術人才。隨著AI資料中心快速擴張,美國部分地區的電力和基礎設施壓力不斷上升,因此能源供應能力也成為先進晶圓廠選址的重要因素。
相比之下,台積電亞利桑那基地近年來在建設成本、勞動力以及水電等基礎設施方面面臨一定挑戰。德州在土地、能源以及產業人才方面的優勢,使其成為台積電評估美國第二園區時的重要候選地區。
如果台積電最終啟動美國第二園區,由於後續晶圓廠可能採用更先進的製程節點,並配套先進封裝和研發設施,其總投資規模可能超過亞利桑那州目前約2650億美元的規劃規模。
不過,目前六座晶圓廠的具體規劃、投資金額和製程節點均尚未獲得台積電官方確認。據供應鏈消息,達拉斯及北德州可能已經進入台積電選址評估的後期階段,但最終方案仍需等待台積電董事會拍板。
如果計畫最終落地,台積電在美國的佈局將從單一製造基地逐步轉向區域化產業佈局:亞利桑那重點發展先進晶圓製造和先進封裝,德州則依託當地成熟的半導體和工業生態形成新的製造核心。由此,美國先進半導體供應鏈也可能從“單點建廠”進一步向產業叢集化發展。
在台新增5座封裝工廠
AI晶片需求持續增長,先進封裝正成為繼先進製程之後,半導體產業擴產的另一大重點。隨著嘉義科學園區擴建計畫啟動,半導體供應鏈近日也傳出,台積電有意進一步擴大嘉義佈局,評估在嘉義科學園區三期新增5座先進封裝廠。若相關規劃最終落實,台積電在嘉義的先進封裝廠數量將由目前規劃的5座增加至10座,進一步擴大當地AI先進封裝產業聚落。
9月23日,台灣當局公告“嘉義園區擴建計畫(二期擴大)”資訊公開及意見徵詢程序,外界稱為“嘉科三期”。根據規劃,擴建方向涵蓋人工智慧、異質封裝、矽光子、高速寬頻網路、量子科技及淨零等領域,主要因應產業長期發展與土地需求。不過,目前相關計畫仍須經過環境評估及後續審議,尚未正式定案。
根據南部科學園區管理局資料,台積電已在嘉義園區一期規劃P1、P2兩座先進封裝廠,預計2027年量產;二期則規劃P3、P4、P5三座廠房,其中P3已經動工,二期預計2031年完成開發。供應鏈近期傳出,隨著AI晶片訂單持續增加,台積電正評估在三期再建設5座先進封裝廠,但具體投資規模及產品規劃目前尚未獲得台積電證實。
這輪擴產的核心動力,仍來自CoWoS等先進封裝需求快速增長。與傳統封裝相比,CoWoS通過矽中介層,將GPU、CPU、HBM以及I/O芯粒整合在同一封裝中,可以提供更高的互連密度和頻寬,降低晶片之間的資料傳輸延遲與功耗。目前,GPU搭配HBM已經成為AI加速器的主流架構,而HBM數量增加、晶片面積擴大,也使先進封裝成為AI晶片產能的重要瓶頸。
台積電的先進封裝佈局實際上已經發展超過十年。2012年,台積電開始量產CoWoS,早期主要應用於FPGA、網路晶片及高性能計算產品。隨著生成式AI快速發展,GPU與HBM需求爆發,CoWoS的重要性大幅提升,台積電也持續擴大產能並推動封裝技術升級。
目前CoWoS已經從早期方案不斷向更大封裝尺寸演進。台積電先後發展CoWoS-S、CoWoS-R及CoWoS-L等技術,其中CoWoS-L通過重布線層與局部矽互連相結合,可以突破傳統矽中介層尺寸限制,更適合大型AI晶片和多芯粒系統。同時,台積電還持續推進SoIC等3D封裝技術,通過混合鍵合實現芯粒垂直堆疊,並將CoWoS、SoIC等技術納入3DFabric平台,為未來Chiplet及異構整合提供基礎。
值得注意的是,嘉義擴建規劃除了先進封裝,也將矽光子列為重點發展方向。隨著AI資料中心網路向1.6T、3.2T甚至更高速率演進,傳統電互連面臨功耗和頻寬壓力,矽光子、光電共封裝等技術的重要性不斷提升。未來AI晶片的競爭,也可能從GPU與HBM之間的高速互連進一步延伸至晶片與網路之間的光互連。
與此同時,高雄橋頭白埔產業園區也已啟動建設,定位為半導體先進封裝材料與裝置供應鏈聚落,規劃AI先進製造基地以及裝置、材料驗證基地。園區面積約88.73公頃,預計2027年第一季度開放廠商租地建廠,2029年第二季度完成標準廠房建設。
從嘉義到高雄,台灣南部正在形成圍繞AI晶片的先進製造、封裝、裝置和材料產業鏈。對於台積電而言,嘉義擴產不僅是CoWoS產能的延伸,也是在為更大尺寸封裝、HBM4、Chiplet以及未來光電融合封裝提前準備製造空間。
寫在最後
從晶圓廠到先進封裝廠,台積電持續擴產的背後,是AI正在重塑半導體製造的產業邏輯。
隨著GPU、HBM、Chiplet以及高速互連需求不斷增長,先進製程與先進封裝的重要性正在同步提升。未來的晶片競爭,也將不再只是製程節點的競爭,而是晶圓製造、先進封裝、記憶體和互連等環節的綜合競爭。
對於台積電而言,提前佈局大規模產能,本質上也是在為下一輪AI晶片需求提前卡位。於筆者而言,誰能成為台積電的競爭對手,這將是一個有趣的問題。 (半導體芯聞)
