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台积电持续扩大CoWoS封装产能

作者:时间:2024-01-29来源:半导体产业纵横收藏

据业内消息人士称,尽管最近市场传言英伟达已缩减 2024 年与台积电代工厂的订单,但台积电仍在继续扩大其 CoWoS 封装产能。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202401/455170.htm

最近市场传言表明,英伟达在中国大陆的收入已经崩溃,其他市场无法填补中国大陆巨大的需求缺口。此外,接替 H100 的下一代 GPU HGX H200 将于第二季度上市,第三季度销量将有所增加。客户对现有 H100 和新 H200 芯片的订单正在调整,带来不确定性。

据传言,由于这些不确定性,英伟达首次削减了台积电预期的 4nm 工艺和 CoWoS 产能订单。

晶圆厂设备制造商称,台积电的可用 CoWoS 产能仍不足以满足需求。消息人士称,尽管台积电努力加快设备改造,但到 2023 年底,CoWoS 的月产能仅为 15000 片晶圆。

消息人士指出,台积电正在修改 InFO(集成扇出型)的部分设备,以支持 CoWoS 生产,该设备仍处理大部分先进封装出货。CoWoS 封装的月产能预计将在 2024 年第一季度达到 17000 片晶圆。

消息人士称,台积电还为 CoWoS 生产分配更多晶圆厂产能,这将导致 2024 年 CoWoS 封装的月产能逐季增加,最终达到 26000-28000 片晶圆。

CoWoS 封装产能限制 AI 芯片出货量

英伟达 AI GPU 的短缺是由于台积电 CoWoS 封装的产能不足。

台积电应众多客户要求,于 2023 年第二季度开始紧急配置产能,新 CoWoS 设备的交付时间超过 6 个月,部分设备从接到订单到生产安装需要长达 10 个月的时间。尽管如此,广达电脑、纬创资通、超微(Supermicro)、技嘉、华硕等公司声称有订单但无法履行,这表明 CoWoS 供应缺口仍然存在。

据业内人士透露,台积电大约一半的 CoWoS 封装可用产能仍专门用于满足英伟达 AI GPU 的需求,这表明英伟达对即将于今年晚些时候发布的 H200 和 B100 GPU 充满信心。3nm B100 系列预计 2024 年底出货。

英伟达计划在 2024 年第二季度发布规格较低的定制 AI 芯片,而高端 H100 GPU 仍然在全球范围内需求旺盛且缺货。

台积电已承诺在 2024 年大幅增加 CoWoS 封装产能。消息人士称,除了英伟达之外,随着微软和其他客户采用 MI300 AI GPU 系列,AMD 也增加了对台积电 CoWoS 封装的需求。另外,博通也是预付 CoWoS 产能费用的客户。

台积电在举办的 IEEE 国际电子器件会议(IEDM)的小组研讨会上透露,其 1.4nm 级工艺制程研发已经全面展开。根据 SemiAnalysis 的 Dylan Patel 给出的幻灯片,台积电的 1.4nm 制程节点正式名称为 A14。

目前台积电尚未透露 A14 的量产时间和具体参数,但考虑到 N2 节点计划于 2025 年底量产,N2P 节点则定于 2026 年底量产,因此 A14 节点预计将在 2027-2028 年问世。

在技术方面,A14 节点不太可能采用垂直堆叠互补场效应晶体管(CFET)技术,不过台积电仍在探索这项技术。因此,A14 可能将像 N2 节点一样,依赖于台积电第二代或第三代环绕栅极场效应晶体管(GAAFET)技术。

半导体业内人士认为,台积电目前已经感受到三星和英特尔的压力,而且创始人张忠谋已经将主要担忧从三星转移到英特尔方面。

英特尔近日发布报告,在 PowerVia 背面供电技术、玻璃基板和用于先进封装的 Foveros Direct 方面均取得较大成功。

根据 TrendForce 集邦咨询 3Q23 全球晶圆代工营收 TOP10 排名,英特尔晶圆代工业务首次进入全球 TOP10,以业界最快的季度增长位列第九。

2011 年,台积电技术专家余振华带来了第一个产品——CoWoS。

CoWoS(Chip On Wafer On Substrate)是一种 2.5D 的整合生产技术,由 CoW 和 oS 组合而来:先将芯片通过 Chip on Wafer(CoW)的封装制程连接至硅晶圆,再把 CoW 芯片与基板(Substrate)连接,整合成 CoWoS。据悉,这是蒋尚义在 2006 年提出的构想。

CoWoS 的核心是将不同的芯片堆叠在同一片硅中介层实现多颗芯片互联。在硅中介层中,台积电使用微凸块(μBmps)、硅穿孔(TSV)等技术,代替传统引线键合用于裸片间连接,大大提高了互联密度以及数据传输带宽。

CoWoS 技术实现了提高系统性能、降低功耗、缩小封装尺寸的目标,从而也使台积电在后续的封装技术保持领先。

这也是目前火热的 HBM 内存、Chiplet 等主要的封装技术。

据悉,继英伟达 10 月确定扩大下单后,苹果、AMD、博通、Marvell 等重量级客户近期也对台积电追加 CoWoS 订单。台积电为应对上述五大客户需求,加快 CoWoS 先进封装产能扩充脚步,明年月产能将比原订倍增目标再增加约 20%,达 3.5 万片——换言之,台积电明年 CoWoS 月产能将同比增长 120%。

同时,台积电根据不同的互连方式,把「CoWoS」封装技术分为三种类型:

CoWoS-S:它使用 Si 中介层,该类型是 2011 年开发的第一个「CoWoS」技术,为高性能 SoC 和 HBM 提供先进的封装技术;

CoWoS-R:它使用重新布线层(RDL)进行布线,更强调 Chiplet 间的互连。能够降低成本,不过劣势是牺牲了 I/O 密度;

CoWoS-L:它使用小芯片(Chiplet)和 LSI(本地硅互连)进行互连,结合了 CoWoS-S 和 InFO 技术的优点,具有灵活集成性。

多年来,CoWoS 一直在追求不断增加硅中介层尺寸,以支持封装中的处理器和 HBM 堆栈。台积电通过长期的技术积累和大量成功案例,目前 CoWoS 封装技术已迭代到了第 5 代。



关键词: CoWoS封装

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