AI产业新困局：美产高端芯片为何还得跨海赴台封装

关键聚焦

半导体产业链中一度被忽略的工序，正迅速演变为制约AI发展的关键障碍。

所有支撑人工智能运算的微型芯片，都需嵌入能与外界通信的物理载体。然而这项名为高端封装的工艺目前几乎完全集中在亚洲，且供给极度吃紧。

伴随台积电亚利桑那州双厂计划推进，以及埃隆・马斯克指定英特尔为其宏大定制芯片项目承担封装任务，该环节正引发业界高度关注。

乔治城大学安全与新兴技术中心研究员约翰・韦尔维指出："若企业不提前投入资本开支，应对未来数年晶圆厂产能爆发，封装将迅速成为掣肘因素。"

台积电北美封装业务主管保罗・卢梭在接受CNBC独家访谈时透露，市场需求指标"正以惊人速度攀升"。

台积电当前采用的尖端技术为晶圆级芯片基板封装（CoWoS），卢梭称其年复合增长率达到惊人的八成。

AI巨头英伟达已锁定台积电这家封装霸主绝大部分先进产能。

而英特尔的技术实力与这家台湾巨头难分伯仲。

这家美国芯片制造商虽在晶圆代工领域迟迟未能斩获重量级外部客户，但其封装业务已赢得亚马逊与思科青睐。

本周二，马斯克选定英特尔，为其得克萨斯州巨型晶圆厂（Terafab）内用于SpaceX、xAI及特斯拉的定制芯片提供封装服务。

英特尔多数最终封装流程在越南、马来西亚与中国大陆完成，部分顶尖工艺则在美国新墨西哥、俄勒冈及亚利桑那州钱德勒厂区操作——CNBC于去年11月曾实地探访后者。

随着AI产业对芯片集成度、性能与功耗比的诉求持续升级，各大厂商争相为推理任务打造极致硬件，封装工艺由此进入聚光灯下。在晶体管密度接近物理极限的当下，新型硅片封装方案成为突破方向。

卢梭坦言："这本质上是摩尔定律向立体空间的必然演进。"

过去数十年，单颗裸片从整块晶圆切割后，即被封装进可连接电脑、机器人、汽车与手机等设备的系统中。近年AI浪潮推动芯片复杂度激增，催生了更精密的封装技术。

如今，逻辑芯片与高带宽存储器等多颗裸片被整合封装，构成图形处理器（GPU）等大型芯片。先进封装承担着裸片间互连使命，实现彼此通信并与系统整体协同。

摩尔洞察与战略公司芯片分析师帕特里克・穆尔黑德表示："约五六年前，业界几乎无人重视此环节。"他补充道，封装曾是"收尾工作"，往往交由初级工程师处理。

"如今，其重要性显然已不亚于芯片裸片本身。"

症结所在

英伟达已占据台积电最尖端CoWoS技术绝大部分产能，在订单爆满情况下，据传台积电已将部分流程分流给日月光、安靠等擅长基础环节的第三方专业厂商。

全球最大半导体封测代工厂日月光预估，2026年其先进封装营收将翻番。该公司正于台湾兴建巨型厂区，其子公司硅品去年亦启用新封装厂，英伟达CEO黄仁勋曾亲临揭幕。

除在美国亚利桑那州打造两座封装厂外，台积电亦在台湾本土扩建两座新封装基地。

当前，台积电100%的芯片均需运回台湾完成封装，即便芯片出自其亚利桑那州凤凰城的先进晶圆厂。台积电未公布美国封装厂的落成时程。

国际科技调研机构TechSearch首席封装专家简・瓦达曼向CNBC指出："在亚利桑那州晶圆厂旁建立封装产能，将极大取悦客户。"

她补充，这将消除芯片在美亚两地间运输的时间成本，显著压缩交付周期。

英特尔已在其亚利桑那州新建的先进18A制程芯片厂周边配置了部分封装产能。

这家美国芯片制造商虽仍未为18A制程工厂赢得关键外部代工客户，但其代工业务主管马克・加德纳向CNBC透露，封装业务自2022年起便已拥有客户，涵盖亚马逊与思科。

在美国政府2025年向英特尔注资89亿美元数周后，英伟达亦向该公司投资50亿美元，并计划将部分芯片交由英特尔封装。

穆尔黑德称："芯片企业希望向美国政府展示合作姿态，而与英特尔合作风险最小的切入点正是封装业务。"

当被问及英特尔能否凭借先进封装"迂回"获取重量级芯片制造客户时，加德纳回应称部分客户已"由此开启合作大门"。

他表示："全流程集中布局具备多重优势。"

马斯克可望成为英特尔芯片制造与封装业务的首批重量级客户。

英特尔周二在领英平台发文称，公司"规模化设计、制造与封装超高性能芯片的能力"，将助力马斯克的Terafab工厂达成年产1艾瓦算力、支撑AI发展的宏伟目标。

从平面迈向立体

中央处理器（CPU）等多数芯片采用平面封装，而GPU等更复杂的芯片则需更高端方案，即台积电CoWoS所属的2.5D封装技术。

此类芯片会增设一层高密度布线层（中介层），实现更紧密互连，使高带宽存储器可直接环绕芯片布局，有效突破所谓的"存储墙"瓶颈。

台积电的卢梭表示："计算芯片内部难以集成足够存储来支撑满负荷运转。借助CoWoS，我们能将高带宽内存高效部署在计算核心旁。"

台积电于2012年率先推出2.5D封装技术，此后历经多轮迭代。该公司宣布，英伟达布莱克韦尔系列GPU是首款采用其最新一代CoWoS-L技术的产品。

正是这一最新产能令全行业高度紧张，因为据传英伟达已预订其中绝大部分。

英特尔的顶尖封装技术名为嵌入式多芯片互联桥接（EMIB），原理与台积电相似，但以硅桥取代中介层。

英特尔的加德纳称："仅在必要位置嵌入这些极微小硅片，具有成本优势。"

各大厂商均在研发下一代技术：三维封装。

英特尔的方案名为Foveros Direct，台积电则称为集成芯片系统（SoIC）。

卢梭解释："不再将芯片并排平铺，而是垂直堆叠。"它们"可表现得如同单颗芯片，实现更高阶的性能跃升"。

卢梭透露，台积电采用SoIC技术的封装产品仍需数年才能量产。

与此同时，三星、SK海力士、美光(401.3912, 23.81, 6.31%)等存储企业也拥有自有先进封装产线，通过3D封装将裸片堆叠为高带宽存储器。

在加速芯片量产的同时，存储与逻辑芯片厂商还在探索用铜垫替代传统凸点的混合键合新技术，以提升堆叠芯片的集成密度。

瓦达曼解释："我们可采用垫对垫连接取代凸点连接，间距近乎为零，从而实现更优功耗表现。同时电气性能也更出色，因为路径越短效果越佳。"

责任编辑：郭明煜

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