AI晶片大缺貨!CoWoS封裝產能供不應求,關鍵原因是什麼?

2023-08-28 10:16

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輝達是採用台積電CoWoS封裝的最大客戶。(余志偉攝)

輝達是採用台積電CoWoS封裝的最大客戶。(余志偉攝)

人工智慧(AI)晶片缺貨,輝達H100和A100晶片均採用台積電CoWoS先進封裝,但CoWoS產能受限待爬坡。法人分析,CoWoS封裝所需中介層因關鍵製程複雜、高精度設備交期拉長而供不應求,牽動CoWoS封裝排程及AI晶片出貨。

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大語言模型訓練和推理生成式AI(Generative AI)應用,帶動高階AI伺服器和高效能運算(HPC)資料中心市場,內建整合高頻寬記憶體(HBM)的通用繪圖處理器(GPGPU)供不應求,主要大廠輝達(Nvidia)A100和H100繪圖晶片更是嚴重缺貨。

研調機構集邦科技(TrendForce)指出,AI及HPC晶片對先進封裝技術需求大,其中以台積電的2.5D先進封裝CoWoS技術,是目前AI晶片主力採用者。

美系外資法人分析,輝達是採用台積電CoWoS封裝的最大客戶,例如輝達H100繪圖晶片採用台積電4奈米先進製程,A100繪圖晶片採用台積電7奈米製程,均採用CoWoS技術,輝達占台積電CoWoS產能比重約40%至50%。

至於輝達8月上旬推出的L40S繪圖晶片,未採用HBM記憶體,因此不會採用台積電CoWoS封裝。

台積電CoWoS封裝產能供不應求

產業人士指出,通用繪圖處理器採用更高規格的高頻寬記憶體,需藉由2.5D先進封裝技術將核心晶粒(die)整合在一起,而CoWoS封裝的前段晶片堆疊(Chip on Wafer)製程,主要在晶圓廠內透過65奈米製造並進行矽穿孔蝕刻等作業,之後再進行堆疊晶片封裝在載板上(Wafer on Substrate)。

不過台積電CoWoS封裝產能吃緊,在7月下旬法人說明會,台積電預估CoWoS產能將擴增1倍,但供不應求情況要到明年底才可緩解。台積電7月下旬也宣布斥資近新台幣900億元,在竹科轄下銅鑼科學園區設立先進封裝晶圓廠,預計2026年底完成建廠,量產時間落在2027年第2季或第3季。

輝達財務長克芮斯(Colette Kress)在8月24日在線上投資者會議透露,輝達在CoWoS封裝的關鍵製程,已開發並認證其他供應商產能,預期未來數季供應可逐步爬升,輝達持續與供應商合作增加產能。

CoWoS封裝產能吃緊的關鍵原因

美系外資法人整合AI晶片製造的供應鏈訊息指出,CoWoS產能是AI晶片供應產生瓶頸的主要原因,亞系外資法人分析,CoWoS封裝產能吃緊,關鍵原因在中介層供不應求,因為中介層矽穿孔製程複雜,且產能擴充需要更多高精度設備,但交期拉長,既有設備也需要定期清洗檢查,矽穿孔製程時間拉長,因此牽動CoWoS封裝排程。

法人指出,除了台積電,今年包括聯電和日月光投控旗下矽品精密,也逐步擴充CoWoS產能。

台廠也積極布局2.5D先進封裝中介層,台積電在4月下旬北美技術論壇透露,正在開發重布線層(RDL)中介層的CoWoS解決方案,可容納更多高頻寬記憶體堆疊;聯電在7月下旬法說會也表示,加速展開提供客戶所需的矽中介層技術及產能。

美系外資法人透露,台積電正將部分矽中介層(CoWoS-S)產能轉移至有機中介層(CoWoS-R),以增加中介層供應。

日月光投控在7月下旬法說會也表示,正與晶圓廠合作包括先進封裝中介層元件;IC設計服務廠創意去年7月指出,持續布局中介層布線專利,並支援台積電的矽中介層及有機中介層技術。


責任編輯/林彥呈

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