在人工智能算力競賽中，一個長期被低估的環(huán)節(jié)——芯片先進(jìn)封裝，正在迅速演變?yōu)樾缕款i。 當(dāng)前幾乎所有用于人工智能運(yùn)算的芯片，都必須經(jīng)過封裝，才能安裝到服務(wù)器、汽車、機(jī)器人等硬件系統(tǒng)中與外界交互，而這一關(guān)鍵工序如今高度集中在亞洲，產(chǎn)能緊張問題日益突出。

隨著臺積電計劃在美國亞利桑那州新建兩座先進(jìn)封裝工廠，以及埃隆·馬斯克選擇英特爾為其定制芯片項目提供封裝服務(wù)，這一此前被視作“后端工序”的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，首次站到了聚光燈下。 喬治城大學(xué)安全與新興技術(shù)中心的約翰·維爾韋指出，如果企業(yè)不提前大幅增加資本開支，對應(yīng)未來幾年晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)，先進(jìn)封裝“會很快演變成瓶頸”。

在接受CNBC罕見采訪時，臺積電北美封裝解決方案負(fù)責(zé)人保羅·魯索表示，公司最先進(jìn)封裝技術(shù)的相關(guān)業(yè)務(wù)“正以非常可觀的速度增長”。 目前臺積電在量產(chǎn)中最先進(jìn)的封裝工藝是“芯片—晶圓—基板”（Chip on Wafer on Substrate，簡稱CoWoS），魯索透露，該業(yè)務(wù)正以約80%的復(fù)合年增長率擴(kuò)張。

在需求最旺盛的這一領(lǐng)域，人工智能巨頭英偉達(dá)已經(jīng)預(yù)訂了臺積電大部分最先進(jìn)CoWoS產(chǎn)能，使其成為這家臺灣晶圓代工龍頭在先進(jìn)封裝上的絕對重量級客戶。 不過在技術(shù)能力上，美國芯片廠商英特爾已經(jīng)能與臺積電分庭抗禮。

英特爾近年來致力于發(fā)展代工業(yè)務(wù)，但在為外部客戶代工最尖端制程的芯片方面仍缺少一種“標(biāo)志性大客戶”。 相比之下，其在封裝業(yè)務(wù)上已經(jīng)擁有包括亞馬遜、思科在內(nèi)的一批客戶，自2022年以來就開始為外部客戶提供先進(jìn)封裝服務(wù)。 本周二，馬斯克進(jìn)一步與英特爾加深合作，宣布將由英特爾為SpaceX、xAI和特斯拉在計劃中的德州“Terafab”工廠生產(chǎn)的定制芯片提供封裝服務(wù)，該工廠目標(biāo)是每年提供相當(dāng)于1太瓦算力的芯片以支撐AI發(fā)展。

目前，英特爾大部分最終封裝工序分布在越南、馬來西亞和中國，同時在美國新墨西哥州、俄勒岡州以及亞利桑那州錢德勒的工廠承擔(dān)其最先進(jìn)封裝流程的一部分。 隨著AI應(yīng)用對芯片密度、性能和能效的要求不斷提高，傳統(tǒng)依靠晶體管縮小來提升算力的“摩爾定律”逼近物理極限，業(yè)內(nèi)開始將先進(jìn)封裝視為在“第三維度”延展摩爾定律的關(guān)鍵技術(shù)路徑。

過去幾十年，業(yè)界通常是將一整片晶圓切割成單個芯片（die），再分別進(jìn)行封裝，通過基板與電腦、手機(jī)、汽車等終端系統(tǒng)連接。 隨著人工智能驅(qū)動芯片復(fù)雜度飆升，更復(fù)雜的封裝方式在近五六年迅速興起：多顆邏輯芯片與高帶寬存儲芯片不再分散封裝，而是被集成到一個更大的系統(tǒng)級芯片之中，例如GPU。 先進(jìn)封裝的核心任務(wù)就是在同一封裝系統(tǒng)內(nèi)，將這些不同芯片高密度互聯(lián)，并保證它們與外部系統(tǒng)之間的高效通信。

芯片分析師帕特里克·穆爾黑德回憶稱，約五六年前，幾乎沒有廠商在規(guī)模上采用這種先進(jìn)封裝，當(dāng)時封裝環(huán)節(jié)往往被視為“事后工序”，甚至交由經(jīng)驗(yàn)較淺的工程師負(fù)責(zé)。 如今，他表示，封裝“顯然已經(jīng)和芯片本身同等重要”。

在當(dāng)前最受市場關(guān)注的CoWoS環(huán)節(jié)，英偉達(dá)被曝出已鎖定臺積電大部分領(lǐng)先產(chǎn)能，以至于臺積電不得不將部分相對簡單的工序外包給第三方企業(yè)，包括全球最大的芯片封測代工企業(yè)日月光半導(dǎo)體（ASE）和安靠科技（Amkor）等。 日月光預(yù)計，2026年其先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)收入將翻一番，并在臺灣建設(shè)大規(guī)模新廠，其子公司SPIL也新啟用了一處封裝基地，英偉達(dá)CEO黃仁勛曾親自出席剪彩。

面對激增的需求，臺積電正在臺灣本土加速兩座新的封裝工廠，同時在美國亞利桑那州建設(shè)兩座先進(jìn)封裝工廠。 目前，即便是在臺積電位于鳳凰城的先進(jìn)晶圓廠生產(chǎn)的芯片，也仍需全部運(yùn)回臺灣完成封裝后，再出貨給客戶，這意味著芯片需要在美亞之間“往返旅行”。 臺積電尚未對美國封裝工廠的投產(chǎn)時間做出公開披露。

TechSearch International封裝領(lǐng)域權(quán)威研究員簡·瓦爾達(dá)曼表示，將封裝產(chǎn)能直接布局在亞利桑那的晶圓廠旁邊，將顯著縮短交付周期，避免芯片在亞洲和美國之間來回運(yùn)輸，對客戶而言將大大提升滿意度。 英特爾目前也已在其位于亞利桑那州的先進(jìn)18A制程芯片制造工廠附近開展部分封裝業(yè)務(wù)，以形成制造與封裝的一體化布局。

雖然英特爾在18A晶圓代工方面尚未拿下“標(biāo)志性大客戶”，但其代工服務(wù)部門負(fù)責(zé)人馬克·加德納表示，自2022年以來，公司已經(jīng)穩(wěn)定地為包括亞馬遜和思科在內(nèi)的客戶提供封裝服務(wù)。 另一方面，英偉達(dá)也在探索利用英特爾的封裝能力，這與其此前向英特爾投資50億美元、以及美國政府在2025年對英特爾注資89億美元的舉措相呼應(yīng)。 穆爾黑德認(rèn)為，芯片公司希望向美國政府展示自己愿意與英特爾合作，而相較于直接把晶圓制造交給英特爾，通過封裝業(yè)務(wù)開展合作的風(fēng)險更低。

當(dāng)被問及英特爾是否可以通過先進(jìn)封裝這扇“側(cè)門”，最終獲得在芯片制造領(lǐng)域的重量級客戶時，加德納表示，對部分客戶而言，先進(jìn)封裝“確實(shí)構(gòu)成了一條切入路徑”。 在他看來，將設(shè)計、制造與封裝集中在同一處的“一站式”服務(wù)能帶來諸多優(yōu)勢。

馬斯克有望成為同時在芯片制造與封裝方面全面采用英特爾技術(shù)的早期客戶之一。 英特爾本周在LinkedIn發(fā)布的聲明稱，公司具備在大規(guī)模下“設(shè)計、制造和封裝超高性能芯片”的能力，將助力馬斯克的Terafab項目實(shí)現(xiàn)每年1太瓦AI算力產(chǎn)能的宏大目標(biāo)。

在技術(shù)演進(jìn)路徑上，業(yè)界正從傳統(tǒng)二維封裝向更復(fù)雜的2.5D乃至3D封裝邁進(jìn)。 對于CPU等傳統(tǒng)芯片，二維封裝依然是主流，但對于GPU等高度復(fù)雜的計算芯片，臺積電的CoWoS等先進(jìn)封裝方案成為關(guān)鍵。 在2.5D架構(gòu)下，芯片之間通過一層高密度連接的“中介層”（interposer）實(shí)現(xiàn)更緊密互聯(lián)，高帶寬內(nèi)存（HBM）可以環(huán)繞在計算芯片周圍，從而在系統(tǒng)級上大幅緩解“內(nèi)存墻”問題。

魯索解釋稱，由于在單一計算芯片內(nèi)部很難塞入足夠的內(nèi)存，難以充分發(fā)揮其算力，因此臺積電推出CoWoS后，能夠?qū)BM以內(nèi)非常高效的方式緊貼計算芯片，從體系結(jié)構(gòu)上提升整體性能。 臺積電自2012年率先商用2.5D CoWoS技術(shù)以來，已歷經(jīng)多代升級。 臺積電表示，英偉達(dá)最新一代Blackwell GPU是首批采用其最新一代封裝工藝CoWoS?L的產(chǎn)品，而正是這部分最先進(jìn)產(chǎn)能如今被廣泛認(rèn)為“幾乎被英偉達(dá)包圓”。

英特爾方面，其旗艦級先進(jìn)封裝技術(shù)是EMIB（嵌入式多芯片互連橋，Embedded Multi-die Interconnect Bridge）。 這種方案在功能上與臺積電的中介層技術(shù)相似，但采用嵌入式硅橋代替整塊中介層，在需要高密度互連的局部嵌入小塊硅片，以壓縮成本。 加德納表示，通過“僅在需要的地方嵌入非常小的硅片”，可以實(shí)現(xiàn)明顯的成本優(yōu)勢。

與此同時，臺積電和英特爾等企業(yè)正在加速布局下一階段——真正的3D封裝。 英特爾將其3D封裝技術(shù)稱為Foveros Direct，而臺積電則推出“系統(tǒng)整合芯片”（System on Integrated Chips，SoIC）。 與2.5D中芯片并排放置不同，3D封裝采用垂直堆疊方式，將芯片“疊羅漢”，在魯索看來，這使得多顆芯片在電氣特性和性能表現(xiàn)上“幾乎可以像單顆芯片那樣運(yùn)作”，帶來新一輪性能跨越。

魯索預(yù)計，還需要再過幾年，市場上才會看到采用臺積電SoIC工藝封裝的產(chǎn)品真正規(guī)模上市。 在這一過程中，三星、SK海力士、美光等存儲廠商也在各自的工廠中推進(jìn)先進(jìn)封裝，利用3D封裝技術(shù)將存儲芯片垂直堆疊，構(gòu)建高帶寬內(nèi)存產(chǎn)品，以滿足AI訓(xùn)練和推理對內(nèi)存帶寬和容量的極端需求。

在加快出貨節(jié)奏的同時，存儲和邏輯芯片廠商還在推動一種名為“混合鍵合”（hybrid bonding）的新型封裝工藝，用銅墊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊凸點(diǎn)（bump），顯著提升芯片堆疊的緊密程度。 封裝專家瓦爾達(dá)曼解釋稱，通過實(shí)現(xiàn)銅墊對銅墊的直接連接，可以將芯片間的距離壓縮到幾乎為零，這不僅改善功耗表現(xiàn)，也帶來更好的電氣特性，因?yàn)椤白疃痰穆窂骄褪亲罴崖窂健薄?/p>

在AI時代，曾經(jīng)位于供應(yīng)鏈后端、不起眼的封裝環(huán)節(jié)，正成為芯片行業(yè)新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。 在這個競爭愈發(fā)激烈的賽道上，從英偉達(dá)到馬斯克，從臺積電到英特爾，各方都在爭奪下一代AI芯片“最后一公里”的主導(dǎo)權(quán)。