隨著半導體製造技術逐年進步,從1971年的10,000奈米製程發展到2022年的3奈米製程,半導體行業已逼近物理極限。在此背景下,晶片的高效能需求日益增加,尤其在AI人工智慧等技術的推動下,使得晶片的封裝技術成為提升效能的關鍵。台積電的CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)封裝技術,作為先進封裝的一種,在市場上扮演著重要角色。
CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)是台積電推出的2.5D、3D封裝技術,位於半導體供應鏈下游,可分成「CoW」、「WoS」兩個部分:
CoW(Chip-on-Wafer)即是晶片堆疊;
WoS(Wafer-on-Substrate)則是將晶片堆疊在基板上。
透過CoWoS技術,可將不同製程的晶片整合封裝在一起,如將5奈米的GPU與12奈米的射頻晶片堆疊在同一基板上,有效減少晶片所需的空間,降低功耗及成本。
2.5D封裝:
將晶片堆疊於中介層上或通過矽橋連接,以水平堆疊的方式,主要用於拼接邏輯運算晶片與高頻寬記憶體。
3D封裝:垂直堆疊技術,適用於高效能邏輯晶片和系統單晶片(SoC)的製造。
先進封裝解析:
Intel、Samsung、TSMC等主要晶片製造商以及全球前三大委外封測代工業者(日月光、Amkor、長電科技)掌握全球超過80%的先進封裝產能。
根據Yole Développement分析,這些領先的業者主導先進封裝技術的創新。Intel 和 Samsung 分別推出了各自的2.5D和3D封裝技術,如Intel的EMIB和Foveros,Samsung的I-Cube和X-Cube。台積電則在2023年推出新一代CoWoS解決方案(CoWoS-L),旨在進一步提升晶片性能,支援AI、行動裝置和高效能運算等高端應用的發展。
(資料來源:112年半導體先進封裝-國際趨勢與領導廠商技術布局)
CoWoS技術使晶片間的連接更短,有效提高了運算效率和數據傳輸速度,同時也降低了製造成本。廣泛運用在高效能運算HPC、AI、數據中心、5G、IoT物聯網及車用電子等領域。
據Yole Développement分析,2021年先進封裝市場規模為380億美元,占所有IC封裝市場的44%。預計到2027年,先進封裝市場將增長至650億美元,年複合成長率(CAGR)為10%,市場份額將超過50%。
此外,高盛對2024至2025年CoWoS產能預期從30.4至44.1萬上調至31.9至60萬,預計到2025年產能超預期實現翻倍。意味著CoWoS產能將較今年增122%、明年增88%,連續兩年翻倍。