CoWoS封裝產(chǎn)能限制AI芯片出貨量

一季度產(chǎn)能將達(dá)17000片晶圓/月。

據(jù)業(yè)內(nèi)消息人士稱，盡管最近市場傳言英偉達(dá)已縮減2024年與臺積電代工廠的訂單，但臺積電仍在繼續(xù)擴(kuò)大其CoWoS封裝產(chǎn)能。

最近市場傳言表明，英偉達(dá)在中國大陸的收入已經(jīng)崩潰，其他市場無法填補(bǔ)中國大陸巨大的需求缺口。此外，接替H100的下一代GPU HGX H200將于第二季度上市，第三季度銷量將有所增加。客戶對現(xiàn)有H100和新H200芯片的訂單正在調(diào)整，帶來不確定性。

據(jù)傳言，由于這些不確定性，英偉達(dá)首次削減了臺積電預(yù)期的4nm工藝和CoWoS產(chǎn)能訂單。

晶圓廠設(shè)備制造商稱，臺積電的可用CoWoS產(chǎn)能仍不足以滿足需求。消息人士稱，盡管臺積電努力加快設(shè)備改造，但到2023年底，CoWoS的月產(chǎn)能僅為15000片晶圓。

消息人士指出，臺積電正在修改InFO（集成扇出型）的部分設(shè)備，以支持CoWoS生產(chǎn)，該設(shè)備仍處理大部分先進(jìn)封裝出貨。CoWoS封裝的月產(chǎn)能預(yù)計將在2024年第一季度達(dá)到17000片晶圓。

消息人士稱，臺積電還為CoWoS生產(chǎn)分配更多晶圓廠產(chǎn)能，這將導(dǎo)致2024年CoWoS封裝的月產(chǎn)能逐季增加，最終達(dá)到26000-28000片晶圓。

CoWoS封裝產(chǎn)能限制AI芯片出貨量

英偉達(dá)AI GPU的短缺是由于臺積電CoWoS封裝的產(chǎn)能不足。

臺積電應(yīng)眾多客戶要求，于2023年第二季度開始緊急配置產(chǎn)能，新CoWoS設(shè)備的交付時間超過6個月，部分設(shè)備從接到訂單到生產(chǎn)安裝需要長達(dá)10個月的時間。盡管如此，廣達(dá)電腦、緯創(chuàng)資通、超微（Supermicro）、技嘉、華碩等公司聲稱有訂單但無法履行，這表明CoWoS供應(yīng)缺口仍然存在。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，臺積電大約一半的CoWoS封裝可用產(chǎn)能仍專門用于滿足英偉達(dá)AI GPU的需求，這表明英偉達(dá)對即將于今年晚些時候發(fā)布的H200和B100 GPU充滿信心。3nm B100系列預(yù)計2024年底出貨。

英偉達(dá)計劃在2024年第二季度發(fā)布規(guī)格較低的定制AI芯片，而高端H100 GPU仍然在全球范圍內(nèi)需求旺盛且缺貨。

臺積電已承諾在2024年大幅增加CoWoS封裝產(chǎn)能。消息人士稱，除了英偉達(dá)之外，隨著微軟和其他客戶采用MI300 AI GPU系列，AMD也增加了對臺積電CoWoS封裝的需求。另外，博通也是預(yù)付CoWoS產(chǎn)能費用的客戶。

臺積電在舉辦的 IEEE 國際電子器件會議（IEDM）的小組研討會上透露，其 1.4nm 級工藝制程研發(fā)已經(jīng)全面展開。根據(jù) SemiAnalysis 的 Dylan Patel 給出的幻燈片，臺積電的 1.4nm 制程節(jié)點正式名稱為 A14。

目前臺積電尚未透露 A14 的量產(chǎn)時間和具體參數(shù)，但考慮到 N2 節(jié)點計劃于 2025 年底量產(chǎn)，N2P 節(jié)點則定于 2026 年底量產(chǎn)，因此 A14 節(jié)點預(yù)計將在 2027-2028 年問世。

在技術(shù)方面，A14 節(jié)點不太可能采用垂直堆疊互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管（CFET）技術(shù)，不過臺積電仍在探索這項技術(shù)。因此，A14 可能將像 N2 節(jié)點一樣，依賴于臺積電第二代或第三代環(huán)繞柵極場效應(yīng)晶體管（GAAFET）技術(shù)。

半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，臺積電目前已經(jīng)感受到三星和英特爾的壓力，而且創(chuàng)始人張忠謀已經(jīng)將主要擔(dān)憂從三星轉(zhuǎn)移到英特爾方面。

英特爾近日發(fā)布報告，在 PowerVia 背面供電技術(shù)、玻璃基板和用于先進(jìn)封裝的 Foveros Direct 方面均取得較大成功。

根據(jù) TrendForce 集邦咨詢 3Q23 全球晶圓代工營收 TOP10 排名，英特爾晶圓代工業(yè)務(wù)首次進(jìn)入全球 TOP10，以業(yè)界最快的季度增長位列第九。

2011年，臺積電技術(shù)專家余振華帶來了第一個產(chǎn)品——CoWoS。

CoWoS（Chip On Wafer On Substrate）是一種2.5D的整合生產(chǎn)技術(shù)，由CoW和oS組合而來：先將芯片通過Chip on Wafer（CoW）的封裝制程連接至硅晶圓，再把CoW芯片與基板（Substrate）連接，整合成CoWoS。據(jù)悉，這是蔣尚義在2006年提出的構(gòu)想。

CoWoS的核心是將不同的芯片堆疊在同一片硅中介層實現(xiàn)多顆芯片互聯(lián)。在硅中介層中，臺積電使用微凸塊（μBmps）、硅穿孔（TSV）等技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)引線鍵合用于裸片間連接，大大提高了互聯(lián)密度以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬。

CoWoS技術(shù)實現(xiàn)了提高系統(tǒng)性能、降低功耗、縮小封裝尺寸的目標(biāo)，從而也使臺積電在后續(xù)的封裝技術(shù)保持領(lǐng)先。

這也是目前火熱的HBM內(nèi)存、Chiplet等主要的封裝技術(shù)。

據(jù)悉，繼英偉達(dá)10月確定擴(kuò)大下單后，蘋果、AMD、博通、Marvell等重量級客戶近期也對臺積電追加CoWoS訂單。臺積電為應(yīng)對上述五大客戶需求，加快CoWoS先進(jìn)封裝產(chǎn)能擴(kuò)充腳步，明年月產(chǎn)能將比原訂倍增目標(biāo)再增加約20%，達(dá)3.5萬片——換言之，臺積電明年CoWoS月產(chǎn)能將同比增長120%。

同時，臺積電根據(jù)不同的互連方式，把“CoWoS”封裝技術(shù)分為三種類型：

CoWoS-S：它使用Si中介層，該類型是2011年開發(fā)的第一個“CoWoS”技術(shù)，為高性能SoC和HBM提供先進(jìn)的封裝技術(shù)；

CoWoS-R：它使用重新布線層（RDL）進(jìn)行布線，更強(qiáng)調(diào)Chiplet間的互連。能夠降低成本，不過劣勢是犧牲了I/O密度；

CoWoS-L：它使用小芯片（Chiplet）和LSI（本地硅互連）進(jìn)行互連，結(jié)合了CoWoS-S和InFO技術(shù)的優(yōu)點，具有靈活集成性。

多年來，CoWoS一直在追求不斷增加硅中介層尺寸，以支持封裝中的處理器和HBM堆棧。臺積電通過長期的技術(shù)積累和大量成功案例，目前CoWoS封裝技術(shù)已迭代到了第5代。

審核編輯：黃飛