半導體投資入門3》一文看懂台積電絕活「先進封裝」 協力台廠全揭露

2025-07-19 08:00
台積電在封測領域有許多獨家絕活,在業界遙遙領先。(資料照,柯承惠攝)
台積電在封測領域有許多獨家絕活,在業界遙遙領先。(資料照,柯承惠攝)

科技持續進步,當摩爾定律腳步逐漸放緩,晶片製程的微縮空間越來越小,全球半導體產業的焦點正快速從「先進製程」轉移到另一個新戰場:先進封裝(Advanced Packaging)。

尤其在人工智慧、大型語言模型、高效能運算(HPC)等應用爆發性成長的背景下,傳統的封裝方式已無法滿足複雜晶片之間的高速傳輸與效能需求,這使得「封裝不再只是收尾工程」,而是成為決定晶片性能、能耗與體積的關鍵技術之一。

本篇文章將帶你從封裝技術的演進談起,深入解析目前業界最關鍵的幾種先進封裝架構,包括:CoWoS、InFO、SoIC、Chiplet等,同時說明台灣供應鏈的戰略地位與投資機會,協助你在AI驅動的新晶片時代掌握另一個不可忽視的投資主軸。

為什麼晶片封裝變得越來越重要?

過去,封裝在半導體製程中被視為「末端工序」,主要功能是保護晶片本體、連接外部電路與散熱。

然而,隨著先進製程邁向3奈米以下,電晶體密度愈來愈高,單一晶片在物理面積與熱功耗上的極限越來越明顯。

這時,業界開始尋求另一種方法來「擴充晶片效能」:不是讓晶片更小,而是讓多顆晶片以封裝方式整合在一起,形成一個更強大的運算模組。

這種概念被稱為「異質整合」(Heterogeneous Integration),它將不同功能的晶片(如CPU、GPU、AI加速器、記憶體)透過封裝方式緊密結合,以提升總體效能與能耗比。也因此,封裝技術從原本的被動角色,轉為主導晶片系統整合與升級的主力技術。

從2.5D到3D,先進封裝技術如何演進?

現代先進封裝可依據晶片的整合方式,大致分為以下3種主流架構:

1. 2.5D封裝:CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)

由台積電所主導開發的封裝技術,CoWoS將多顆裸晶(Die)放置在中介層(Interposer)上,並整合於同一個封裝基板中,可實現高速訊號傳輸與高頻寬連接。

目前輝達(NVIDIA)的H100、B100 AI加速卡均採用CoWoS技術,以整合HBM高頻寬記憶體,成為AI晶片運算效能突破的關鍵技術之一。

輝達(Nvidia)的H100晶片。(翻攝官網)
輝達(Nvidia)的H100晶片。(資料照,取自輝達官網)

2. Fan-Out封裝:InFO(Integrated Fan-Out)

同樣由台積電開發,將晶片直接嵌入封裝樹脂中,去除傳統基板,降低厚度與訊號干擾。InFO最著名的應用是Apple A系列行動處理器,從A10開始即使用InFO技術以減少手機厚度並提升散熱效率。

3. 3D封裝與SoIC(System on Integrated Chips)

3D封裝進一步將晶片上下堆疊,透過微凸塊(Micro Bump)或矽穿孔(TSV)連接上下層。台積電的SoIC技術可實現不同製程、不同功能晶片的垂直整合,是未來高效能運算與AI伺服器的主力方向。 (相關報導: 半導體投資入門1》尋找台灣下一家台積電 第三代半導體全解析 更多文章

SoIC被視為台積電應對「摩爾定律失效」的技術接棒者,也將與CoWoS結合為「3D Fabric」平台,成為下世代AI超級晶片的封裝骨架

Chiplet是什麼?為何成為封裝技術的下一步?

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