台积电 CoWoS 先进封装已是 AI 供应链最窄瓶颈:交期 52 到 78 周、产能利用率逼近 98%,大厂订单全数卡关。解方或是使用新一代封装技术 CoPoS。 (前情提要:甲骨文罕见自曝数据中心「恐无法回本」,Oracle 六月股价重挫 40%) (背景补充:日本宣布投入 1 兆日元:2040 前部署 1000 万台 AI 机器人于 18 个产业,解决缺工荒)
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台积电市占超过六成的先进封装技术 CoWoS,正卡在一个物理上绕不开的形状问题。NVIDIA 新一代 Rubin GPU 的光罩面积达到现行规格的 5.5 倍,一片十二寸圆形晶圆最多只能切出七组,实务良率考量下常常只剩四组。
而台积电的答案不是把圆晶圆做更大,而是换成方形。这个转变,可能是一场决定未来五年 AI 算力供给速度的竞赛。
CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)是台积电目前最赚钱的先进封装技术。简单来说就是,把运算芯片和内存芯片一起粘在一片圆形的中介层上,再封装成一颗完整的AI芯片。
中介层的作用像一块高精密转接板,负责让芯片之间高速沟通,材料是硅,光罩尺寸受物理限制,难以再放大。
问题出在,晶圆是圆的,光罩(芯片曝光时一次能处理的最大面积)却越做越大。圆形边缘留下大片切不到完整芯片的空间,芯片越大,浪费比例越高,新一代 GPU 若沿用现行架构,一片圆晶圆封装出的良品数量少到只剩个位数。
高功耗 AI 芯片长时间运转会产生大量热能,芯片、中介层、基板三种材料的热膨胀系数不同,冷却后收缩幅度不一致,就会出现翘曲(warpage)的问题,直接拉低封装良率。
这些限制加总起来,让 CoWoS 变成整条 AI 供应链最窄的瓶颈:交期长达 52 到 78 周,是逻辑晶圆 12 到 18 周的三倍以上;产能利用率长期维持在百分之九十五到九十八,供需缺口约两成。
NVIDIA、Google、Amazon 的订单全部排满,到 2026 年底 CoWoS 月产能拉高到十四万片,仍然追不上需求。
台积电的解法是 CoPoS(Chip on Panel on Substrate),白话就是说,把当中介层的载体从圆形晶圆,换成矩形面板,短期先聚焦 310 乘 310 毫米的基板。
关键在于面积使用效率。同样一块材料,一颗旗舰 AI 芯片从圆晶圆只能封装出四组,换成方形面板后,保守估计可以做到 9~16 组。同一块面板面积,产出组数直接翻了二~四倍,等于封测产能不增装置就「隐形翻倍」。
但这不是单纯把圆形切成方形那么简单,方形面板的四个角落制程中容易应力集中,加上热膨胀不均,稍有不慎基板就会变形,良率反而可能不升反降。台积电赌的是长期效益能盖过短期的制程磨合成本。
CoPoS 的长期目标,是用玻璃基板取代硅中介层。
玻璃是关键转折,因为它兼顾几件硅做不到的事:更平整、面积更大,直接绕开硅晶圆光罩尺寸的物理天花板,信号损耗也更低,能堆叠更多层内存、容纳更大的运算芯片。台积电规划的路线图显示,2029 年光罩倍数将达 14 倍,算力提升 48 倍,单封装可容纳 24 颗 HBM5E。
但玻璃的优点与风险是一体两面。它硬、脆、怕热冲击,大面积加工一旦崩裂就整片报废,良率风险远高于成熟的硅制程,能不能稳定量产几乎等于 CoPoS 能不能成。
时程上,台积电 2025 年已在子公司采惠(VisEra)建置研发产线,2026 年是材料与装置验证的关键年,最快六月完成验证;2027 年进入试产,2028 年下半年到 2029 年正式量产。这意味着,CoPoS 真正大规模出货,至少还要再等三年。
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台积电 CoWoS 产能满载,新 CoPoS 封装技术如何提高 AI 芯片产量、差异在哪?
台积电 CoWoS 先进封装已是 AI 供应链最窄瓶颈:交期 52 到 78 周、产能利用率逼近 98%,大厂订单全数卡关。解方或是使用新一代封装技术 CoPoS。
(前情提要:甲骨文罕见自曝数据中心「恐无法回本」,Oracle 六月股价重挫 40%)
(背景补充:日本宣布投入 1 兆日元:2040 前部署 1000 万台 AI 机器人于 18 个产业,解决缺工荒)
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台积电市占超过六成的先进封装技术 CoWoS,正卡在一个物理上绕不开的形状问题。NVIDIA 新一代 Rubin GPU 的光罩面积达到现行规格的 5.5 倍,一片十二寸圆形晶圆最多只能切出七组,实务良率考量下常常只剩四组。
而台积电的答案不是把圆晶圆做更大,而是换成方形。这个转变,可能是一场决定未来五年 AI 算力供给速度的竞赛。
CoWoS 见顶了
CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)是台积电目前最赚钱的先进封装技术。简单来说就是,把运算芯片和内存芯片一起粘在一片圆形的中介层上,再封装成一颗完整的AI芯片。
中介层的作用像一块高精密转接板,负责让芯片之间高速沟通,材料是硅,光罩尺寸受物理限制,难以再放大。
问题出在,晶圆是圆的,光罩(芯片曝光时一次能处理的最大面积)却越做越大。圆形边缘留下大片切不到完整芯片的空间,芯片越大,浪费比例越高,新一代 GPU 若沿用现行架构,一片圆晶圆封装出的良品数量少到只剩个位数。
高功耗 AI 芯片长时间运转会产生大量热能,芯片、中介层、基板三种材料的热膨胀系数不同,冷却后收缩幅度不一致,就会出现翘曲(warpage)的问题,直接拉低封装良率。
这些限制加总起来,让 CoWoS 变成整条 AI 供应链最窄的瓶颈:交期长达 52 到 78 周,是逻辑晶圆 12 到 18 周的三倍以上;产能利用率长期维持在百分之九十五到九十八,供需缺口约两成。
NVIDIA、Google、Amazon 的订单全部排满,到 2026 年底 CoWoS 月产能拉高到十四万片,仍然追不上需求。
方形突围
台积电的解法是 CoPoS(Chip on Panel on Substrate),白话就是说,把当中介层的载体从圆形晶圆,换成矩形面板,短期先聚焦 310 乘 310 毫米的基板。
关键在于面积使用效率。同样一块材料,一颗旗舰 AI 芯片从圆晶圆只能封装出四组,换成方形面板后,保守估计可以做到 9~16 组。同一块面板面积,产出组数直接翻了二~四倍,等于封测产能不增装置就「隐形翻倍」。
但这不是单纯把圆形切成方形那么简单,方形面板的四个角落制程中容易应力集中,加上热膨胀不均,稍有不慎基板就会变形,良率反而可能不升反降。台积电赌的是长期效益能盖过短期的制程磨合成本。
未来潜力与变数
CoPoS 的长期目标,是用玻璃基板取代硅中介层。
玻璃是关键转折,因为它兼顾几件硅做不到的事:更平整、面积更大,直接绕开硅晶圆光罩尺寸的物理天花板,信号损耗也更低,能堆叠更多层内存、容纳更大的运算芯片。台积电规划的路线图显示,2029 年光罩倍数将达 14 倍,算力提升 48 倍,单封装可容纳 24 颗 HBM5E。
但玻璃的优点与风险是一体两面。它硬、脆、怕热冲击,大面积加工一旦崩裂就整片报废,良率风险远高于成熟的硅制程,能不能稳定量产几乎等于 CoPoS 能不能成。
时程上,台积电 2025 年已在子公司采惠(VisEra)建置研发产线,2026 年是材料与装置验证的关键年,最快六月完成验证;2027 年进入试产,2028 年下半年到 2029 年正式量产。这意味着,CoPoS 真正大规模出货,至少还要再等三年。