台积电近日宣布将斥资1000亿美元在美国建设三座芯片厂、两座封装厂以及一个研发中心。这项投资不仅是美国历史上最大的一笔外商投资,也使台积电在美国的投资总额攀升至1650亿美元,备受全球瞩目。

董事长魏哲家表示,亚利桑那州的工厂建设是基于日益增长的客户需求,预计未来2纳米及更先进制程的30%产能将来自该厂,这将为美国创造一个独立的先进半导体制造生态系统。

台积电目前生产全球90%以上的先进半导体芯片,这些芯片是智能手机、人工智能(AI)应用及先进武器等产品的重要组成部分。而在生产这些先进芯片的过程中,先进封装技术扮演着至关重要的角色。

在刚刚结束的台北国际电脑展(Computex)上,英伟达的首席执行官黄仁勋强调:“先进封装对人工智能应用至关重要。”他还表示,自己正全力推动这一领域的发展。封装过程是将芯片密封在保护外壳内,并安装到电子设备的主板上。而先进封装则是结合多个半导体芯片为单一电子封装的系列制造步骤,这项技术不仅能够提升整体性能,还能加速数据传输并降低能耗。

众多先进封装技术中,台积电的CoWoS(Chips-on-Wafer-on-Substrate)技术尤为知名。超微(AMD)董事长苏姿丰指出,CoWoS在台湾已经成为家喻户晓的名词。这项技术通过在同一硅中介层上并排、堆叠多颗芯片,使不同功能的芯片更加紧密排列,生产出的成品体积更小,传输效率更高。

传统封装方式可以比喻为在一片土地上建造一栋建筑,而先进封装则能在同一面积内建造多栋建筑,并通过桥梁和隧道连接,提升运输便利性。尽管CoWoS技术近年才受到重视,但实际上它的研发历程已经超过15年。前台积电共同营运长、现任鸿海集团半导体策略长的蒋尚义回忆,早在2009年,他就向当时的董事长提出开发先进封装技术的建议。

蒋尚义在研发过程中投入了400名工程师和1亿美元的设备,最终研发出CoWoS技术。然而,由于当时成果超前,只有少数客户愿意尝试,蒋尚义甚至一度成为“笑话”。然而,随着人工智能的迅速发展,CoWoS技术的需求大幅上升,成功扭转了局面,蒋尚义感慨:“结果超出了我们的预期。”

在全球半导体供应链中,专注于封装和测试的公司被称为外包半导体封测(OSAT)公司,除了台积电,韩国的三星、美国的英特尔以及中国的长电科技、美国的艾克尔等也在这一领域中占有一席之地。

为何先进封装如此重要?CoWoS技术对生产AI处理器至关重要,能够确保要求高运算能力的人工智能应用程序顺畅运行。黄仁勋指出:“封装技术对未来的信息处理科技至关重要;我们需要复杂的先进封装技术,才能将多个芯片组装成一个巨大的芯片。”许多制造AI芯片的企业,如英伟达和超微,都依赖于CoWoS技术来生产用于AI服务器和数据中心的GPU。

目前,CoWoS的需求正迅速增长,台积电也在全力提升产能。黄仁勋透露,现阶段的先进封装产能已较两年前增长四倍。台积电在亚利桑那州的投资,不仅使美国能够生产先进芯片、掌握封装技术,同时也为其主要客户如苹果、英伟达、超微、高通和博通等提供了更为完整的服务链。

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