
隨著 ChatGPT 問世,掀起生成式 AI 的全球熱潮,而高效能運算正在改寫全球的晶片產業格局,因為摩爾定律逐漸放緩,傳統晶片製程面臨瓶頸,先進封裝技術成為維持性能提升與能效優勢的關鍵,當台積電 CoWoS 的產能告急,背後的軍備競賽最大贏家就是這些「先進封裝設備廠」。
根據 Stanford 發布的《2025 AI 指數報告》,自 2012 年以來,大型語言模型的參數數量呈指數級攀升,從百萬級到千億級,甚至兆級規模,而隨著模型複雜度提升,訓練所需的資料量與算力同步增加,參數量的提升,使得算力成為 AI 發展的關鍵,得以支持更加複雜的 AI 大模型。
市場普遍認為,算力將成為 AI 發展的「核心燃料」,若沒有足夠的計算能力,再複雜的模型也難以在真實應用中落地,推動當前主流 AI 晶片往高階製程邁進,背後涉及前段先進製程、後段先進封裝、IC 設計服務三大領域,意味著所有 AI 巨頭的競爭,最終都將回到「誰擁有最強算力」的問題。
製程微縮遇瓶頸,封裝成為新戰場
過去半導體效能的提升主要仰賴「摩爾定律」,主要就是每 18 個月至 24 個月,晶片上的電晶體數量翻倍,但隨著三大代工廠持續推升製程節點升級,當前主流製程來到 5 奈米製程,微縮難度急遽上升,FinFET 晶體管在 3 奈米以下面臨短通道效應與漏電問題。
半導體業界因此轉向 GAAFET(Gate-All-Around FET)架構,以增加閘極對通道的控制力,並導入 BSPDN(Backside Power Delivery Network,晶背供電),把電源線轉移到晶圓背面,降低功耗與電阻,讓晶片效能仍有持續提升的空間,但也讓製造難度與成本急遽攀升。
根據估算,2 奈米的開發成本高達 30 億美元,遠超過 10 奈米的 3 億美元,迫使晶圓代工廠開始尋找新的平衡點,因此「後摩爾時代」,先進封裝成為最具成本效益的解方,透過 2.5D/3D 封裝、多晶片模組(Chiplet)、系統級封裝(SiP),晶片效能不必完全依賴製程微縮,也能獲得大幅提升。
CoWoS 產能告急,台積電積極擴產
先進封裝領域,台積電是全球最重要的玩家,其 CoWoS 技術,透過 2.5D Interposer 結合 GPU 與高頻寬記憶體(HBM),已成為 AI 晶片的主流方案,但卻隨著 AI 伺服器需求增加,導致 CoWoS 產能迅速吃緊。
市調機構 Yole Intelligence 的數據顯示,全球先進封裝市場規模將從 2023 年的 378 億美元,成長至 2029 年的 695 億美元,年均複合成長率(CAGR)達 11%,其中 HBM(高頻寬記憶體)需求最為強勁,因為 AI 訓練需要大量存取資料,使得 HBM 的帶寬與堆疊能力成為系統瓶頸的解方。
根據摩根士丹利的預估,台積電 2025 年 CoWoS 月產能將達 7 萬片,年增 118%,2026 年進一步增至 9 萬片,年增 29%,每增加 1 萬片產能,約可貢獻台積電營收 1% 左右,而這場封裝產能擴張戰,推動設備商成為最大受益者。
先進封裝設備廠的關鍵角色
這場軍備競賽中,台灣業者具備得天獨厚的優勢,不僅擁有全球獨占的晶圓代工龍頭台積電,並擁有完整的設備、材料與封裝供應鏈,包括晶圓載具關鍵供應商家登,以及封裝設備整合與系統工程的帆宣、漢科,還有 CMP 拋光材料與耗材的中砂,甚至是玻璃基板潛在受惠者的台玻、彩晶。
以濕製程設備龍頭弘塑來說,專攻濕製程清洗設備,隨著台積電 CoWoS 擴產,出貨量大幅增加,2024 至 2025 年,弘塑預計交付 70 台至 100 台設備,每台單價約 100 至 200 萬美元,帶動營收年增率超過 40%,成為最大受益者。
當摩爾定律逐漸失效,半導體進入「後摩爾時代」,晶片效能的突破,不再完全依賴製程微縮,而是更多仰賴先進封裝與設備創新,而先進封裝每提升 1 萬片產能,背後都需要數十台,甚至上百台設備,台灣設備鏈正從「配角」晉升為關鍵戰略角色。
為什麼需要 CoPoS?
根據台積電簡報,2023~2027 年晶片尺寸持續變大,而大尺寸封裝會遇到的問題,包括高密度產生高溫,導致材料會有不同程度的膨脹, 提升封裝難度,以及光罩尺寸問題,8 倍 Interposer 尺寸下的晶片,目前在 300nm 下只能放 4 顆,不符合效益。
隨著 CoWoS 封裝面臨高密度與熱管理瓶頸,產業逐步轉向 CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate) 技術。CoPoS 採用玻璃基板,具備翹曲率低、訊號完整性高、承載能力強等優勢,不僅能提升封裝密度,並能放置更多晶片,使玻璃基板使用率提升至 80%,封裝成本降低逾 60%。
目前 CoPoS 的發展,觀察台積電、日月光投控、力成、群創、友威科、東捷、鑫科、三星電機等大廠進度,CoPoS 技術主要用於消費性 IC、AI GPU 等封裝,預估技術量產時間落在 2026 年至 2027 年,年複合成長率達 32.4%。
整體來說,隨著半導體製程持續推進,投入成本越來越高,先進封裝不僅解決技術瓶頸,更是驅動 AI 算力競賽的關鍵推手,當全球科技巨頭爭奪「最強算力」主導權時,台灣完整的先進封裝供應鏈,正從幕後推手躍升為戰略要角。
(首圖來源:shutterstock)