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AI芯片竞争正从「晶体管能做多小」,延伸至「不同芯片如何集成」。随着先进制程微缩难度与成本攀升,将多块芯片紧密连接的先进封装技术,正成为提升性能的重要途径,也让台积电(2330-TW)(TSM-US)在AI供应链中的角色更加关键。
据《华尔街日报》报导,过去芯片进步主要依赖晶体管设计与尺寸缩小,如今则愈来愈仰赖芯片的排列、连接及堆栈方式。这项转变已酝酿多年,AI运算需求爆发,更让先进封装成为半导体竞争焦点。
制程微缩难度升高 多芯片集成兼顾成本与良率
数十年来,半导体业依循英特尔(INTC-US)共同创办人摩尔(Gordon Moore)提出的观察,让单一芯片上的晶体管数量大致每两年倍增,形成著名的「摩尔定律」,并持续提升性能与能源效率。
然而,过去十多年,随着晶体管缩小至纳米尺度,这项规律开始受到挑战。英特尔等业者难以维持过往制程推进速度,即使台积电持续推进技术,每一代晶体管密度的提升幅度,也已不如以往巨大。
最先进制程成本快速攀升,更促使超微(AMD-US)与英特尔早在AI热潮前,就改变大型中央处理器的设计方式:不再将所有电路集中于一整块昂贵芯片,而是集成多块芯片,部分采用较成熟、成本较低的制程,同时改善生产良率。
这类先进封装技术,让芯片性能提升不必完全依赖制程微缩,也使不同功能的芯片能以更灵活的方式组合。
辉达AI芯片仰赖先进封装 下一步走向立体堆栈
AI浪潮则让封装竞赛进一步加速。对辉达(NVDA-US)而言,研发AI芯片时,成本并非最主要考量,性能才是重点;但若没有先进封装,其领先市场的芯片也难以制造。
辉达采用台积电开发的技术,在同一个先进封装内集成强大的AI运算芯片与大量高带宽内存(HBM)。封装产能扩张受限,曾成为辉达销售成长的瓶颈。台积电近年已将旧晶圆厂转作封装设施,并将相关产能扩增数倍。
台积电将于周四公布季度财报,持续与客户合作突破芯片制造限制的封装布局,也受到关注。未来技术不只把芯片并排连接,而是更进一步将多块芯片上下堆栈,朝立体集成发展。
封装过去被视为毛利较低、创新相对有限的业务,如今地位正在改变。台积电等芯片制造商扩大自行承作,将过去多交由外部业者处理的工作纳入内部,设备商也看好相关商机。
应用材料(AMAT-US)首席执行官Gary Dickerson于8月表示,公司今年封装相关营收预计成长逾70%,凸显先进封装不仅改变芯片设计,也正在带动半导体设备的新需求。