台积电CoWoS爆红背后:曾苦坐冷板凳10年
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人工智能(AI)带动台积电先进封装CoWos火红,对照10多年前,技术刚研发出来时,却「门可罗雀」,熟知内情业界人士表示,当时台积电CoWos没有客户,只有赛灵思(Xilinx)愿采用,但1个月只要50片,量少到可怜,跟目前产能需求热到供不应求,可说天差地别。
台积电于2013年10月曾发布新闻稿,指出赛灵思采用CoWoS技术成功量产28奈米产品,这印证业界人士所言不假。台积电当时指出,赛灵思采用该公司CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) 技术开发28奈米3D IC产品,藉由整合多个芯片于单一系统之上,达到显著缩小尺寸并提升功耗与效能的优势。
业界人士表示,台积电10多年前,开发出CoWos技术,没有客户,只有赛灵思愿采用,但1个月只要50片,「量小得不得了」,可以说量少得可怜;当时,台积电创办人张忠谋采纳研发大将蒋尚义建议,跨足先进封装,大手笔给他4百位工程师、1亿美元研发资源,结果开发出CoWos技术没有生意,蒋尚义去年受访曾说过,这在公司变成1个笑话,令他相当窘境。
蒋尚义分享过,针对CoWos技术,他曾经到处向客户推广技术,还是没有人要用;后来,他有1次跟1家客户的副总裁吃饭,对方不经意提到不采用CoWos的原因是价格太贵,如果1个平方毫米卖7分美金太贵,只要卖1分美金才愿意用,他恍然大悟,回公司后,立即请研发主管去做出降低成本的技术,也就是另1种先进封装InFO技术。
InFO就是苹果等智能型手机芯片客户采用的先进封装技术,也是台积电大卖的技术,业界传出,1年贡献台积电营收已约超过30亿美元。
至于,台积电CoWos后来真正有量产的首家客户,并非美商,也非AI芯片霸主辉达,而是当时刚从半导体业冒出的中国华为海思。业界人士分析,因CoWos与InFO技术不同,性能虽好,价格又高出多倍,对既有客户是风险,海思当时新产品还没有市场占有率,采CoWos新技术,风险性低,即使用错了,也没太大损失,所以,比起其他大厂客户,很勇于采用。
台积电CoWos产能原本不多,没有想到近年来AI发展比预期快,AI芯片采CoWoS先进封装,CoWoS产能顿时难满足,台积电扩产缓不济急,今年与明年连续两年的产能都将倍增,预计到2026年才能达供需平衡,台积电表示,会与后段专业封测代工厂持续合作,以因应客户需求。晶圆代工龙头台积电18日召开法人说明会表示,公司将加大CoWoS先进封装产能,预估明年会超过倍增幅度。
魏哲家透露,今年CoWoS产能可望较原先预期倍增再增加,预估2025年相关产能增加幅度也会超过倍增,台积电与后段专业封测代工厂(OSAT)持续合作布局先进封装,因应客户强劲需求。
法人问及何时可供需平衡,魏哲家表示,目前CoWoS先进封装供给持续吃紧,希望2025年吃紧状况可逐步缓解,2026年供给需求可达到平衡。
台积电先前预期,2022年至2026年CoWoS产能年复合成长率超过60%。
台积电位于中科的先进封装测试5厂在2023年兴建,预计2025年量产CoWoS;位于苗栗竹南的先进封测6厂,2023年6月上旬启用,整合SoIC、InFO、CoWoS及先进测试等。
台积电位于嘉义的先进封装测试7厂,今年5月动工,原先规划2026年量产SoIC及CoWoS,但今年6月期间当地挖到疑似遗址,暂时停工。
台积电CoWoS,是什么?
CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是一种2.5D、3D的封装技术,可以拆成「CoW」、「WoS」两个面向。
CoW(Chip-on-Wafer)意思是指将芯片堆叠,而WoS(Wafer-on-Substrate)则是把芯片堆叠在基板上。
因此,CoWoS的意思就是把芯片堆叠起来,并封装在基板上,并根据排列的形式,分为2.5D与3D两种,此封装技术的好处是能够减少芯片的空间,同时还能减少功耗与成本。
其中,2.5D与3D的封装技术主要差在堆叠的方式。
2.5D封装最为人所知的就是台积电的CoWoS,其技术概念就是以水平堆叠的方式,将半导体芯片放在中介层之上或透过硅桥连接芯片,最后再透过封装制程连接到底层的基板上,让多颗芯片可以封装一起,达到封装体积小、功耗低、引脚少的效果,本质上仍然是水平封装,只是让芯片间的距离更加靠近。
3D封装则是采用立体式的封装结构,将多个芯片同层或不同层交叉封装在同一个芯片内,其中使用硅穿孔(TSV)来连结上下不同芯片的电子讯号,使讯号延迟降低,是真正的垂直封装,但目前硅穿孔的工艺不管在设计、量产、供应链方面皆还不构成熟,基于成本考量,当前业界多采用2.5D封装。
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