AI芯片产能告急，矩形晶“圆”来当救星？

台积电赚麻了!也造不动了!

经多家媒体证实,台积电3nm代工价格将在明年上调5%,同时,CoWoS先进封装价格将上涨10%-20%。但即使涨价,客户们依然选择在台积电下单,反观三星没有获得任何大客户的转单订单。

出现这种情况,主要还是因为三星3nm工艺良率过于拉胯。比起价格,客户优先考量的还是良率。

也正是因为客户抢着预订产能,台积电3nm家族产能的持续吃紧,而与AI芯片关系密切的CoWoS先进封装产能同样出现供不应求的情况。

为了缓解产能缺口,台积电预计在今年第三季度将新增的CoWoS相关设备到位。除此以外,台积电还在研究新的先进芯片封装技术。

矩形晶“圆”,一种新思路

据日经亚洲报道,台积电在研究一种新的先进芯片封装方法,即使用矩形基板代替传统圆形晶圆,从而在每个晶圆上放置更多的芯片。

据消息人士透露,这种矩形基板尺寸为510 x 515 mm,对比12寸晶圆的尺寸(70659平方毫米),可用面积达到了三倍之多,并且不像圆形晶圆一样有可用面积有边角料留下。

据分析师估算,在100%的良率下,一块12寸晶圆只能造出16套B200这样的AI计算芯片。即使是较早的H100芯片,最多也只能封装大约29套。

而从供应链的角度来看,仅英伟达一家对CoWoS的需求就超过4.5万片晶圆,更不要说谷歌、亚马逊、AMD等厂商都在使用台积电的CoWoS封装技术。

随着需求持续攀升,英伟达的GPU供应能力将进一步受到限制,这是买卖双方都不愿意看到的结果。

不过,目前该这项研究仍然处于早期阶段,有半导体分析师认为,整体来看,这一技术可能需要五到十年的时间才能实现全面的设施升级。

因此,想要解决 CoWoS产能问题目前只能先靠增加产线的方式。

业界传出,台积电南科嘉义园区CoWoS新厂已进入环差审查阶段,即开始采购设备。同时,南科嘉义园区原定要盖两座CoWoS新厂之外,台积电正勘察三厂土地。

另外,业内类似CoWoS类似的2.5D先进封装技术还有三星的I-Cube(Interposer Cube )、日月光的FOCoS-Bridge、英特尔的EMIB等。

最强AI芯片,点燃面板封装产业链

其实在英伟达发布新一代AI芯片GB200时,就已经透露了这种矩形晶圆封装技术。

为了缓解CoWoS先进封装产能吃紧问题,英伟达正规划将其GB200提早导入扇出面板级封装(FOPLP),从原订2026年提前到2025年。

对比晶圆级封装(FOWLP),面板级封装使用方形的玻璃面板或印刷电路板,尺寸也不仅仅是510 x 515mm,还有更大的600 x 600mm。

据Yole的报告计算,FOWLP技术的面积使用率<85%,而FOPLP面积使用率>95%,这使得同比例下,300x300mm的矩形面板会比12寸晶圆多容纳1.64倍的die,最终会转化到每单位芯片的生产成本之上。

随着基板面积的增加,芯片制造成本将逐渐下降,300mm过渡到板级封装,则能节约高达66%的成本。

因此单从经济角度考虑,FOPLP对比晶圆封装有多项优势。而更重要的则是FOPLP可以缓解CoWoS产能吃紧的问题,从而保证AI计算的需求。

不过矩形基板,其实早有尝试。为了在基板上形成布线层和TSV,需要用到专用的制造设备和传输系统,并且需要光刻胶等一系列配套设备。而这些的准备工作,都需要时间和金钱,即使像台积电这样拥有深厚财力的芯片制造商,也不能在短时间内解决。

因此在先进封装相关设备制造商投入相应产品前, CoWoS 技术依然是AI芯片的首选。

不过随着产业链上下游厂商的不断关注和入局,这项面板级封装技术也会逐渐走向现实。