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AI芯片的竞争,正从「谁能把晶体管做小」转向「谁能把更多芯片封得进同一块底座」。随着大模型参数规模与推理复杂度飙升,单颗GPU已无法独立扛起算力与内存带宽需求,Chiplet(小芯片)与HBM被迫塞进同一先进封装,封装尺寸连十年膨胀,逐步逼近光刻机单次曝光的「光罩极限」。
根据集邦咨询(TrendForce)最新报告指出,尽管英特尔以EMIB-T方案积极争取AI芯片客户,但台积电CoWoS-L凭借技术成熟度与良率优势,预计到2028年仍将是AI芯片主流先进封装方案;先进封装因此正式成为算力竞争的战略基础设施。
先进制程微缩成本骤增,业界转而靠异质集成延续性能成长。以辉达Rubin平台为例,单颗GPU配HBM4、可提供288GB显存与22TB/s带宽;超微MI455X则由8个运算芯片组成。运算单片与HBM数量同步增加,压力直接传导到封装环节。
台积电CoWoS硅中介层面积,已从2016年约1.5倍光罩(约1287mm²)扩至目前3.3倍(约2831mm²),Blackwell世代约3.3倍光罩,Rubin预计达4倍,台积电并规划2026年推进到5.5倍、约4719mm²,2028年备妥9.5倍、2029年挑战14倍以上规格。
台积电CoWoS家族分S、R、L三条路线。CoWoS-S采整片硅中介层;CoWoS-R改用重布线层(RDL);CoWoS-L则在RDL中嵌入「局部硅互连(LSI)」小芯片,只在需要高密互连的区域使用硅桥,其余由RDL负责供电与信号扇出。这种「局部高密度+大面积扩展」架构,兼顾互连密度与成本,成为超大AI芯片首选。
目前,辉达与超微AI加速器已采用CoWoS-L;Meta的MTIA 400预计2026年量产,亚马逊AWS、微软自研ASIC可望2027年导入。台积电并已将5.5倍光罩CoWoS-L推向规模量产,多家AI客户产品良率稳定超过98%,部分达99%。
英特尔则不走大面积硅中介层路线,而以EMIB(嵌入式多芯片互连桥)在局部嵌入硅桥。新一代EMIB-T更导入硅通孔(TSV),让电流垂直穿桥直送芯片,解决高功耗AI芯片的供电瓶颈。
英特尔在ECTC 2026展示的关键数据包括首层互连凸点间距缩至25微米、封装尺寸达120×120mm、单封装集成超过9倍光罩面积运算与保存硅内容,HBM4e速率突破12Gb/s、UCIe接口达64Gb/s。由于省去昂贵大硅中介层,EMIB-T具成本结构优势,集邦咨询预估谷歌可望2027年导入EMIB-T,AWS则在测试阶段。
随着封装持续放大,信号完整性、电源完整性、散热、良率与成本同步施压。AI加速器高功耗下,芯片横向铺开仍受物理空间限制;单一封装内多颗运算Die、HBM与互链接构任一环节失效,即拖累整体良率。台积电CoWoS量产十年、良率站稳九成以上,成为客户不敢轻易换轨的关键。
3D堆栈技术如台积电SoIC虽能再提升单位面积密度,但需多次流片与多套光罩,散热与供电更难解,成本与良率短期难匹配大规模AI训练芯片需求,因此2.5D在现阶段仍是主流。
集邦咨询研判指出,未来几年AI芯片封装竞争将围绕「更大尺寸、更高互连密度」展开,但胜负不再只看面积,而是系统级协同设计能力——从芯片架构、封装布局到散热供电一起定义。
对台积电而言,CoWoS-L锁定高端市场与产能话语权;对英特尔而言,EMIB-T是代工业务翻身的关键变量。当光罩极限被一步步推开,AI芯片的下一场战争,不在晶圆厂的曝光机,而在封装在线的那块「底座」。