AI芯片供不應(yīng)求：英偉達(dá)、AMD包下臺(tái)積電兩年先進(jìn)封裝產(chǎn)能

據(jù)《臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》報(bào)道，英偉達(dá)、AMD兩家公司重視高性能計(jì)算（HPC）市場，包下臺(tái)積電今明兩年CoWoS與SoIC先進(jìn)封裝產(chǎn)能。臺(tái)積電高度看好AI相關(guān)應(yīng)用帶來的動(dòng)能，臺(tái)積電對(duì)AI相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展前景充滿信心，該公司總裁魏哲家在4月份的財(cái)報(bào)會(huì)議上調(diào)整了AI訂單的預(yù)期和營收占比，訂單預(yù)期從原先的2027年拉長到2028年。

臺(tái)積電認(rèn)為，服務(wù)器AI處理器今年貢獻(xiàn)營收將增長超過一倍，占公司2024年總營收十位數(shù)低段百分比，預(yù)計(jì)未來五年服務(wù)器AI處理器年復(fù)合增長率達(dá)50%，2028年將占臺(tái)積電營收超過20%。

全球云服務(wù)公司（如亞馬遜 AWS、微軟、谷歌、Meta）正在積極投入AI服務(wù)器軍備競賽。英偉達(dá)、AMD的產(chǎn)品供不應(yīng)求，他們?nèi)ο蚺_(tái)積電下單，以應(yīng)對(duì)云服務(wù)公司的大量訂單需求。

英偉達(dá)目前的主力產(chǎn)品H100芯片主要采用臺(tái)積電4nm制程，并采用CoWoS先進(jìn)封裝，與SK海力士的高帶寬內(nèi)存（HBM）以2.5D封裝形式提供給客戶；AMD的MI300系列則采用臺(tái)積電5nm和6nm制程生產(chǎn)，與英偉達(dá)不同的是，AMD先采用臺(tái)積電的SoIC將CPU、GPU芯片做垂直堆疊整合，再與HBM做CoWoS先進(jìn)封裝。

臺(tái)積電當(dāng)前憑借其領(lǐng)先業(yè)界的2.5D/3D先進(jìn)封裝吃下市場幾乎所有5nm及以下制程高端芯片封裝訂單，并且先進(jìn)封裝產(chǎn)能遠(yuǎn)無法滿足需求，英偉達(dá)H100/H200供不應(yīng)求正是受限于臺(tái)積電2.5D級(jí)別的CoWoS封裝產(chǎn)能。為應(yīng)對(duì)客戶的巨大需求，臺(tái)積電正在積極擴(kuò)充先進(jìn)封裝產(chǎn)能。今年底臺(tái)積電的CoWoS月產(chǎn)能將達(dá)到4.5萬至5萬片，SoIC預(yù)計(jì)今年底月產(chǎn)能可達(dá)五、六千片，并在2025年底沖上單月1萬片規(guī)模。

CoWoS

CoWoS（Chip On Wafer On Substrate）是一種2.5D的整合生產(chǎn)技術(shù)，由CoW和oS組合而來：先將芯片通過Chip on Wafer（CoW）的封裝制程連接至硅晶圓，再把CoW芯片與基板（Substrate）連接，整合成 CoWoS。

SoIC

SoIC于2018年4月公開，是臺(tái)積電基于CoWoS與多晶圓堆疊（WoW）封裝技術(shù)，開發(fā)的新一代創(chuàng)新封裝技術(shù)，這標(biāo)志著臺(tái)積電已具備直接為客戶生產(chǎn)3D IC的能力。

相較2.5D封裝方案，SoIC的凸塊密度更高，傳輸速度更快，功耗更低。

隨著在硅片上壓縮更多晶體管的成本越來越高，chiplet先進(jìn)封裝是一個(gè)吸引全球芯片公司關(guān)注的領(lǐng)域。在我們所處的“后摩爾時(shí)代”（Post-Moore Era），芯片先進(jìn)制程突破面臨極大難度（如量子隧穿效應(yīng)以及開發(fā)成本指數(shù)級(jí)增長），加之逐漸邁入AI時(shí)代以及萬物互聯(lián)趨勢(shì)愈發(fā)明顯，多種任務(wù)帶來的算力需求可能激增，比如深度學(xué)習(xí)任務(wù)、訓(xùn)練/推理、AI驅(qū)動(dòng)的圖像渲染、識(shí)別等。這些任務(wù)對(duì)硬件性能要求都非常高，這意味著像PC那樣單獨(dú)集成的CPU或GPU已經(jīng)無法滿足算力需求。

因此，Chiplet先進(jìn)封裝應(yīng)運(yùn)而生。Chiplet封裝技術(shù)可以使不同的GPU模塊，或者CPU、FPGA、ASIC芯片等在同一個(gè)系統(tǒng)中協(xié)同工作，最大化地高效調(diào)度各類型芯片算力，以提供更大規(guī)模的并行計(jì)算能力。IDC預(yù)計(jì)至2024下半年，臺(tái)積電CoWoS產(chǎn)能有望大幅增加約130% 。

當(dāng)前AI芯片需求可謂無比強(qiáng)勁，未來很長一段時(shí)間可能也是如此，而AI芯片制程主要集中于5nm以及以下的先進(jìn)制程。根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Gartner最新預(yù)測，到2024年AI芯片市場規(guī)模將較上一年增長 25.6%，達(dá)到671億美元，預(yù)計(jì)到2027年，AI芯片市場規(guī)模預(yù)計(jì)將是2023年規(guī)模的兩倍以上，達(dá)到1194億美元。知名市場研究機(jī)構(gòu)Precedence Research近期發(fā)布的AI芯片市場規(guī)模預(yù)測報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2032年涵蓋CPU、GPU、ASIC以及FPGA等類型AI芯片市場規(guī)模將從2023年的約219億美元激增至2274.8億美元，2023-2032年復(fù)合增速接近30%。