台積電 CoWoS 先進封裝已是 AI 供應鏈最窄瓶頸:交期 52 到 78 週、產能利用率逼近 98%,大廠訂單全數卡關。解方或是使用新一代封裝技術 CoPoS。 (前情提要:甲骨文罕見自曝資料中心「恐無法回本」,Oracle 六月股價重挫 40%) (背景補充:日本宣布投入 1 兆日圓:2040 前部署 1000 萬台 AI 機器人於 18 個產業,解決缺工慌)
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台積電市佔超過六成的先進封裝技術 CoWoS,正卡在一個物理上繞不開的形狀問題。NVIDIA 新一代 Rubin GPU 的光罩面積達到現行規格的 5.5 倍,一片十二吋圓形晶圓最多只能切出七組,實務良率考量下常常只剩四組。
而台積電的答案不是把圓晶圓做更大,而是換成方形。這個轉變,可能是一場決定未來五年 AI 算力供給速度的競賽。
CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)是台積電目前最賺錢的先進封裝技術。簡單來說就是,把運算晶片和記憶體晶片一起黏在一片圓形的中介層上,再封裝成一顆完整的AI晶片。
中介層的作用像一塊高精密轉接板,負責讓晶片之間高速溝通,材料是矽,光罩尺寸受物理限制,難以再放大。
問題出在,晶圓是圓的,光罩(晶片曝光時一次能處理的最大面積)卻越做越大。圓形邊緣留下大片切不到完整晶片的空間,晶片越大,浪費比例越高,新一代 GPU 若沿用現行架構,一片圓晶圓封裝出的良品數量少到只剩個位數。
高功耗 AI 晶片長時間運轉會產生大量熱能,晶片、中介層、基板三種材料的熱膨脹係數不同,冷卻後收縮幅度不一致,就會出現翹曲(warpage)的問題,直接拉低封裝良率。
這些限制加總起來,讓 CoWoS 變成整條 AI 供應鏈最窄的瓶頸:交期長達 52 到 78 週,是邏輯晶圓 12 到 18 週的三倍以上;產能利用率長期維持在百分之九十五到九十八,供需缺口約兩成。
NVIDIA、Google、Amazon 的訂單全部排滿,到 2026 年底 CoWoS 月產能拉高到十四萬片,仍然追不上需求。
台積電的解法是 CoPoS(Chip on Panel on Substrate),白話說就是,把當中介層的載體從圓形晶圓,換成矩形面板,短期先聚焦 310 乘 310 毫米的基板。
關鍵在於面積使用效率。同樣一塊材料,一顆旗艦 AI 晶片從圓晶圓只能封裝出四組,換成方形面板後,保守估計可以做到 9~16 組。同一塊面板面積,產出組數直接翻了二~四倍,等於封測產能不增裝置就「隱形翻倍」。
但這不是單純把圓形切成方形那麼簡單,方形面板的四個角落在製程中容易應力集中,加上熱膨脹不均,稍有不慎基板就會變形,良率反而可能不升反降。台積電賭的是長期效益能蓋過短期的製程磨合成本。
CoPoS 的長期目標,是用玻璃基板取代矽中介層。
玻璃是關鍵轉折,因為它兼顧幾件矽做不到的事:更平整、面積更大,直接繞開矽晶圓光罩尺寸的物理天花板,訊號損耗也更低,能堆疊更多層記憶體、容納更大的運算晶片。台積電規劃的路線圖顯示,2029 年光罩倍數將達 14 倍,算力提升 48 倍,單一封裝可容納 24 顆 HBM5E。
但玻璃的優點與風險是一體兩面。它硬、脆、怕熱衝擊,大面積加工一旦崩裂就整片報廢,良率風險遠高於成熟的矽製程,能不能穩定量產幾乎等於 CoPoS 能不能成。
時程上,台積電 2025 年已在子公司採惠(VisEra)建置研發產線,2026 年是材料與裝置驗證的關鍵年,最快六月完成驗證;2027 年進入試產,2028 年下半年到 2029 年正式量產。這意味著,CoPoS 真正大規模出貨,至少還要再等三年。
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台積電 CoWoS 產能滿載,新 CoPoS 封裝技術如何提高 AI 晶片產量、差異在哪?
台積電 CoWoS 先進封裝已是 AI 供應鏈最窄瓶頸:交期 52 到 78 週、產能利用率逼近 98%,大廠訂單全數卡關。解方或是使用新一代封裝技術 CoPoS。
(前情提要:甲骨文罕見自曝資料中心「恐無法回本」,Oracle 六月股價重挫 40%)
(背景補充:日本宣布投入 1 兆日圓:2040 前部署 1000 萬台 AI 機器人於 18 個產業,解決缺工慌)
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台積電市佔超過六成的先進封裝技術 CoWoS,正卡在一個物理上繞不開的形狀問題。NVIDIA 新一代 Rubin GPU 的光罩面積達到現行規格的 5.5 倍,一片十二吋圓形晶圓最多只能切出七組,實務良率考量下常常只剩四組。
而台積電的答案不是把圓晶圓做更大,而是換成方形。這個轉變,可能是一場決定未來五年 AI 算力供給速度的競賽。
CoWoS 見頂了
CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)是台積電目前最賺錢的先進封裝技術。簡單來說就是,把運算晶片和記憶體晶片一起黏在一片圓形的中介層上,再封裝成一顆完整的AI晶片。
中介層的作用像一塊高精密轉接板,負責讓晶片之間高速溝通,材料是矽,光罩尺寸受物理限制,難以再放大。
問題出在,晶圓是圓的,光罩(晶片曝光時一次能處理的最大面積)卻越做越大。圓形邊緣留下大片切不到完整晶片的空間,晶片越大,浪費比例越高,新一代 GPU 若沿用現行架構,一片圓晶圓封裝出的良品數量少到只剩個位數。
高功耗 AI 晶片長時間運轉會產生大量熱能,晶片、中介層、基板三種材料的熱膨脹係數不同,冷卻後收縮幅度不一致,就會出現翹曲(warpage)的問題,直接拉低封裝良率。
這些限制加總起來,讓 CoWoS 變成整條 AI 供應鏈最窄的瓶頸:交期長達 52 到 78 週,是邏輯晶圓 12 到 18 週的三倍以上;產能利用率長期維持在百分之九十五到九十八,供需缺口約兩成。
NVIDIA、Google、Amazon 的訂單全部排滿,到 2026 年底 CoWoS 月產能拉高到十四萬片,仍然追不上需求。
方形突圍
台積電的解法是 CoPoS(Chip on Panel on Substrate),白話說就是,把當中介層的載體從圓形晶圓,換成矩形面板,短期先聚焦 310 乘 310 毫米的基板。
關鍵在於面積使用效率。同樣一塊材料,一顆旗艦 AI 晶片從圓晶圓只能封裝出四組,換成方形面板後,保守估計可以做到 9~16 組。同一塊面板面積,產出組數直接翻了二~四倍,等於封測產能不增裝置就「隱形翻倍」。
但這不是單純把圓形切成方形那麼簡單,方形面板的四個角落在製程中容易應力集中,加上熱膨脹不均,稍有不慎基板就會變形,良率反而可能不升反降。台積電賭的是長期效益能蓋過短期的製程磨合成本。
未來潛力與變數
CoPoS 的長期目標,是用玻璃基板取代矽中介層。
玻璃是關鍵轉折,因為它兼顧幾件矽做不到的事:更平整、面積更大,直接繞開矽晶圓光罩尺寸的物理天花板,訊號損耗也更低,能堆疊更多層記憶體、容納更大的運算晶片。台積電規劃的路線圖顯示,2029 年光罩倍數將達 14 倍,算力提升 48 倍,單一封裝可容納 24 顆 HBM5E。
但玻璃的優點與風險是一體兩面。它硬、脆、怕熱衝擊,大面積加工一旦崩裂就整片報廢,良率風險遠高於成熟的矽製程,能不能穩定量產幾乎等於 CoPoS 能不能成。
時程上,台積電 2025 年已在子公司採惠(VisEra)建置研發產線,2026 年是材料與裝置驗證的關鍵年,最快六月完成驗證;2027 年進入試產,2028 年下半年到 2029 年正式量產。這意味著,CoPoS 真正大規模出貨,至少還要再等三年。