在美中科技競爭中 CoWoS封裝技術至關重要

台積電宣布投資美國1000億美元，創下美國史上最大單筆外商投資紀錄，此舉引發全球關注，也引發台灣方面的擔憂。

台積電生產全球90%以上的先進半導體晶片，這些晶片為從智慧型手機、人工智慧(AI)應用到武器等各種應用提供動力。該公司將在亞利桑納州等地新建兩座先進封裝工廠。

隨著全球AI熱潮的興起，先進封裝技術的需求呈指數級增加，這對中美兩國在AI領域的主導地位之爭意義重大。

儘管兩國已宣布暫時休戰，取消為期90天的破壞性三位數關稅，但由於雙方就美國實施的晶片限制措施及其他問題持續爭執不下，兩國關係依然緊張。

什麼是先進封裝？

在上個月的台北國際電腦展(Computex)上，晶片製造商輝達(Nvidia)執行長黃仁勳表示：「先進封裝對AI至關重要。」並宣稱「沒有人比我更努力地推動先進封裝的發展」。

封裝是一種半導體晶片的製造流程之一，即將晶片封裝在保護殼內，然後將其安裝到電子設備的主機板上。

先進封裝，具體而言是指一種技術，允許更多晶片如圖形處理器 (GPU)、中央處理器(CPU)或高頻寬記憶體(HBM)更緊密地排列在一起，從而提高整體效能、加快資料傳輸速度並降低能耗。

用比喻來說，這些晶片可被視為企業內部的不同部門。這些部門之間的距離越近，人員之間往返和交流想法就越容易，所需時間也越短，營運效率就越高。

亞洲私人投資公司TrioOrient副總裁奈斯提德特(Dan Nystedt)表示，「原理是將晶片盡可能緊密地連接在一起，同時還要採用不同的解決方案，讓晶片之間的連接變得非常簡單。」

在某種程度上，先進封裝技術支撐著摩爾定律，也就是隨著晶片製造製程的突破成本越來越高、難度越來越大，微晶片上的電晶體數量每兩年就會翻倍。

雖然先進封裝技術種類繁多，但CoWoS(晶片-晶圓-基板封裝的縮寫)無疑是其中最知名的技術。自從OpeanAI的ChatGPT首次亮相並引發AI熱潮以來，它就備受矚目。

CoWoS在台灣甚至已家喻戶曉，AMD執行長蘇姿丰甚至稱台灣是「唯一一個你可以說CoWoS而每個人都能理解的地方」。

先進封裝為何如此重要？

先進封裝在科技界已變得舉足輕重，因為它能確保需要大量複雜運算的AI應用能夠無延遲、無故障地運作。

CoWoS技術對於生產AI處理器至關重要，例如輝達和AMD生產用於AI伺服器或資料中心的GPU。

奈斯提德特說，「如果你願意，也可以稱之為輝達的封裝工藝。幾乎所有製造AI晶片的公司都在使用CoWoS工藝。」

正因如此，對CoWoS技術的需求得以飆升。因此，台積電正努力提高產能。

黃仁勳今年1月訪問台灣時告訴記者，目前可用的先進封裝產能「可能是2年前的4倍」，「封裝技術對演算的未來至關重要。我們現在需要非常複雜的先進封裝技術，才能將許多晶片組裝成一個巨大的晶片。」

這對美國有何好處？

如果說先進製造是晶片製造領域的一塊拼圖，那麼先進封裝則是另一塊拼圖。

分析師表示，將這兩塊拼圖都設在亞利桑納州意味著美國將擁有晶片生產的「一條龍服務」，並加強其AI領域的領先地位，這將使蘋果、輝達、AMD、高通和博通等台積電的主要客戶受益。

市場研究公司Digitimes Research的分析師陳品銓(Eric Chen)指出：「這確保了美國擁有從先進製造到先進封裝的完整供應鏈，這將有利於提升美國在AI晶片領域的競爭力。」

由於目前只有台灣才能生產對AI至關重要的先進封裝技術，因此將其設在亞利桑納州也降低了潛在的供應鏈風險。

奈斯提德特說，「CoWoS 不是把雞蛋放在一個籃子裡，而是同時在美國和台灣進行，這會讓你感到更加安全可靠。」

CoWoS 是如何發明的？

雖然CoWoS是最近才興起的，但這項技術實際上已經存在至少15年。

它是由蔣尚義領導的工程師團隊構思出來的。蔣尚義曾在台積電任職兩屆，後以聯席營運長的身份從台積電退休。

蔣尚義在2009年首次提出開發這項技術，將更多電晶體裝入晶片，並解決效能瓶頸。

但這項技術開發出來後，由於成本高昂，很少公司採用。

蔣尚義在2022年為加州山景城電腦歷史博物館錄製的口述歷史計畫中回憶指出：「我只有一位客戶，讓我在公司裡真的成了一個笑話，我壓力很大。」

但AI的榮景扭轉了CoWoS的局面，使其成為最受歡迎的技術之一。蔣尚義說，「結果超出了我們最初的預期。」

在全球半導體供應鏈中，專門提供封裝和測試服務的公司稱為外包半導體封裝測試(OSAT)公司。

除了台積電之外，南韓的三星、美國的英特爾，以及中國的長電科技、美國的艾克爾國際科技，以及台灣的日月光集團和矽品科技等OSAT公司，都是先進封裝技術領域的關鍵參與者。