晶片封裝技術邁向新紀元：台積電引領超大尺寸AI晶片發展

  中國報告大廳網訊，隨著人工智慧和高性能計算需求的激增，晶片封裝技術正迎來一次重大突破。台積電作為全球半導體行業的領軍者，近期公布了其新一代CoWoS（晶圓上晶片封裝）技術的詳細計劃，旨在通過更大尺寸的封裝滿足未來高性能晶片的需求。這一技術不僅將推動晶片性能的顯著提升，還將為數據中心和AI應用提供更強大的計算能力。

  一、多晶片設計推動封裝技術革新

  中國報告大廳發布的《2025-2030年中國晶片行業市場供需及重點企業投資評估研究分析報告》指出，當前，高端處理器尤其是支持數據中心和人工智慧工作負載的晶片，已經廣泛採用多晶片設計。這種設計能夠有效提升性能和內存帶寬，但也對封裝技術提出了更高的要求。台積電現有的CoWoS技術已經能夠支持面積高達2,831平方毫米的中介層，遠超標準光掩模版的830至858平方毫米。這一技術已被應用於多款高性能產品，例如將大型計算晶片組與高帶寬內存堆棧結合的GPU。

  然而，隨著AI和高性能計算應用的複雜性不斷增加，對更大矽面積的需求也日益迫切。為此，台積電正在開發全新的CoWoSL封裝技術，預計最早於明年推出。該技術支持面積高達4,719平方毫米的中介層，是光罩極限的5.5倍，並需要100×100毫米的基板尺寸。這一技術將允許最多12個高帶寬存儲器堆棧，顯著提升晶片的集成度和性能。

  二、超大封裝技術突破性能極限

  台積電的CoWoSL技術不僅將中介層面積提升至4,719平方毫米，還計劃進一步突破極限，推出更大的封裝方案。未來，台積電將支持7,885平方毫米的中介層，安裝在120×150毫米的基板上，其尺寸略大於標準CD盒。這意味著光罩面積將超出極限9.5倍，幾乎是之前8倍光罩封裝面積的兩倍。

  如此龐大的封裝可以容納四個3D堆疊集成晶片系統、十二個HBM4內存堆棧和多個輸入/輸出晶片，為性能和集成樹立了新的標杆。台積電預計，採用該技術製造的晶片將提供比當今領先設計高出三倍半的計算性能，滿足未來高性能處理器的需求。

  三、晶圓級集成技術開啟新篇章

  除了超大封裝技術，台積電還提供晶圓級系統（SoWX）技術，能夠將整塊晶圓集成到單個晶片中。目前，這一技術已被少數公司用於專用AI處理器，但隨著超大尺寸晶片需求的增長，台積電預計該技術將得到更廣泛的應用。晶圓級集成不僅能夠大幅提升晶片性能，還能為特定應用場景提供定製化解決方案。

  四、工程挑戰與創新解決方案

  儘管超大封裝技術帶來了顯著的性能提升，但也面臨著巨大的工程挑戰。首先，為大型多晶片組件供電需要創新的解決方案，因為這些晶片需要數千瓦的功率，遠超傳統伺服器設計的承受能力。為此，台積電將先進的電源管理電路直接集成到晶片封裝中，利用其N16 FinFET技術，將單片電源管理IC和晶圓上電感器嵌入到CoWoSL基板中，從而實現電源在封裝中的高效傳輸。

  此外，熱管理也是關鍵挑戰之一。隨著處理器尺寸和功耗的增長，它們會產生大量的熱量。硬體製造商正在探索先進的冷卻技術，包括直接液冷和浸沒式冷卻，以保持這些晶片高效運行。台積電已與合作夥伴合作開發用於數據中心的浸入式冷卻解決方案，這些解決方案即使在高負載下也能顯著降低能耗並穩定晶片溫度。

  五、未來展望與行業影響

  台積電的超大封裝技術不僅將推動晶片性能的飛躍，還將對整個半導體行業產生深遠影響。隨著AI和高性能計算應用的持續發展，對更大尺寸、更高集成度晶片的需求將不斷增長。台積電的技術創新為行業提供了新的解決方案，同時也為未來的晶片設計指明了方向。

  總結來看，台積電通過CoWoSL和晶圓級集成技術，正在引領晶片封裝技術邁向新紀元。這些技術不僅突破了現有封裝尺寸的極限，還通過創新的電源管理和熱管理解決方案，為高性能晶片的廣泛應用鋪平了道路。未來，隨著這些技術的進一步成熟和普及，半導體行業將迎來更加輝煌的發展。

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