台积电先进封装产能被订光,一路包到明年

时间:2024-05-07来源:半导体产业纵横

AI 应用百花齐放,两大 AI 巨头英伟达(NVIDIA)、AMD 全力冲刺高性能计算(HPC)市场,传出包下台积电今、明年 CoWoS 与 SoIC 先进封装产能。

台积电高度看好 AI 相关应用带来的动能,总裁魏哲家于 4 月法说会上修 AI 订单能见度与营收占比,其中,订单能见度从原预期 2027 年拉长到 2028 年。

台积电认为,服务器 AI 处理器今年贡献营收将增长超过一倍,占公司 2024 年总营收十位数低段(low-teens)百分比,预期未来 5 年服务器 AI 处理器年复合增长率达 50%,2028 年将占台积电营收超过 20%。

业界指出,AI 需求强劲,亚马逊 AWS、微软、Google、Meta 等全球云端服务(CSP)四巨头积极投入 AI 服务器军备竞赛,使英伟达、AMD 等 AI 芯片大厂产品出现供不应求盛况,并对台积电先进制程、先进封装全力下单,以应对云端服务大厂庞大订单需求,台积电 2024 与 2025 年 CoWoS 或 SoIC 等先进封装产能都已全数被包下。

因应客户庞大需求,台积电正积极扩充先进封装产能。业界推估,今年底台积电 CoWoS 月产能上看 4.5 万~5 万片,较 2023 年的 1.5 万片呈现倍数增长,2025 年底 CoWoS 月产能更将攀上 5 万片新高峰。

SoIC 方面,预期今年底月产能可达五、六千片,同样较 2023 年底的 2000 片倍数增长,并于 2025 年底冲上单月 1 万片规模。由于大厂全数包下产能,台积电相关产能利用率将维持高档水平。

据了解,英伟达目前量产出货主力 H100 芯片主要采用台积电 4nm 制程,并采用 CoWoS 先进封装,与 SK 海力士的高带宽内存(HBM)以 2.5D 封装形式供货客户。

至于英伟达新一代的 Blackwell 架构 AI 芯片同样采用台积电 4nm 制程,是以加强版 N4P 生产,同时搭载更高容量及更新规格的 HBM3e 高带宽内存,因此计算能力将比 H100 系列倍数增长。

另外,AMD 的 MI300 系列 AI 加速器采用台积电 5nm 与 6nm 制程生产,与英伟达不同之处在于,AMD 在先进封装上,先行采用台积电 SoIC 将 CPU、GPU 晶粒做垂直堆叠整合,再与 HBM 做 CoWoS 先进封装,因此制程良率多了一道先进封装难度较高的 SoIC 制程。

先进封装成未来决胜点

知识力专家社群创办人曲博指出,晶体管越小,理论上芯片就越小,一片晶圆能做出来的芯片就会变多,所以理论上单位成本会随晶体管的缩小而降低。然而,先进制程发展到一个程度之后,技术复杂度大幅增加,特别是极紫外光(EUV)一旦用下去,成本立刻暴增,导致进入 3nm,成本不但下不来,反而是增加,更遑论未来进入 2nm 甚至 1nm。

无论是晶体管缩小来到极限,抑或是成本因素的考量,未来半导体产业的重要发展,就是采用先进封装技术把不同的芯片堆起来,让晶体管的密度再增加。日前,台积电已推出其晶圆级系统(SoW)产品,该产品允许封装大量芯片(逻辑芯片、复合 SoIC 封装、HBM 和其它芯片),以及在完整 12 英寸硅晶圆尺度上的电源和热模组。与 CoWoS 和 3D SoIC 相比,先进封装复杂性和能力的显著提升,因为整个计算系统可能会被封装在单一晶圆中。

但曲博也提醒,台积电投入这一块虽然花了很多功夫,但是先进封装这个领域英特尔(Intel)其实技术也是很强的,大家一定要分清楚一件事,在「先进封装」上,台积电并没有绝对领先英特尔,台积电是在「先进制程」上领先英特尔。所以随着先进封装这个领域的重要性慢慢提高,台积电并没有放松的本钱。也可预见,中国台湾相关先进封装设备与技术的供应链厂商,未来应该会有不错的成长空间。

生成式人工智能仰赖大型语言模型的训练,现在的做法是分三阶段,第一个阶段是「预训练」、第二个阶段是「微调」(Fine Tune)、最后一个阶段是「推理」。预训练需要大量的 GPU 运算,训练一个月的成本就要 1000 万美金。但是微调就不一样,微调是用大量的数据进行标注、微调参数而已,所以并不需要大量的算力,而是需要大量的高带宽内存(HBM)。

顶级 GPU 太贵、中小企业想用却用不起。GPU 决定算力、HBM 则决定模型大小,群联董事长潘健成就曾指出,群联以 SSD 取代造价高昂的 HBM 系统,加上英伟达消费级 GPU 打造,将传统工作站升级为小规模 AI 服务器,硬件成本大幅降低;尽管运算速度仍不如大型 CSP 运端运算,不过相当具备成本优势;他打比方说道,例如台北到高雄坐飞机其实最快、但是高铁才是性价比最高的选择。

关键词: CoWoS SoIC

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