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

據(jù)《臺灣經(jīng)濟日報》報道，英偉達、AMD兩家公司重視高性能計算（HPC）市場，包下臺積電今明兩年CoWoS與SoIC先進封裝產(chǎn)能。臺積電高度看好AI相關(guān)應(yīng)用帶來的動能，臺積電對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月份的財報會議上調(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。

臺積電認為，服務(wù)器AI處理器今年貢獻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)計未來五年服務(wù)器AI處理器年復(fù)合增長率達50%，2028年將占臺積電營收超過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、AMD的產(chǎn)品供不應(yīng)求，他們?nèi)ο蚺_積電下單，以應(yīng)對云服務(wù)公司的大量訂單需求。

英偉達目前的主力產(chǎn)品H100芯片主要采用臺積電4nm制程，并采用CoWoS先進封裝，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系列則采用臺積電5nm和6nm制程生產(chǎn)，與英偉達不同的是，AMD先采用臺積電的SoIC將CPU、GPU芯片做垂直堆疊整合，再與HBM做CoWoS先進封裝。

臺積電當(dāng)前憑借其領(lǐng)先業(yè)界的2.5D/3D先進封裝吃下市場幾乎所有5nm及以下制程高端芯片封裝訂單，并且先進封裝產(chǎn)能遠無法滿足需求，英偉達H100/H200供不應(yīng)求正是受限于臺積電2.5D級別的CoWoS封裝產(chǎn)能。為應(yīng)對客戶的巨大需求，臺積電正在積極擴充先進封裝產(chǎn)能。今年底臺積電的CoWoS月產(chǎn)能將達到4.5萬至5萬片，SoIC預(yù)計今年底月產(chǎn)能可達五、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先進封裝是一個吸引全球芯片公司關(guān)注的領(lǐng)域。在我們所處的“后摩爾時代”（Post-Moore Era），芯片先進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)級增長），加之逐漸邁入AI時代以及萬物互聯(lián)趨勢愈發(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)動的圖像渲染、識別等。這些任務(wù)對硬件性能要求都非常高，這意味著像PC那樣單獨集成的CPU或GPU已經(jīng)無法滿足算力需求。

因此，Chiplet先進封裝應(yīng)運而生。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)模的并行計算能力。IDC預(yù)計至2024下半年，臺積電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勁，未來很長一段時間可能也是如此，而AI芯片制程主要集中于5nm以及以下的先進制程。根據(jù)市場研究機構(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%，達到671億美元，預(yù)計到2027年，AI芯片市場規(guī)模預(yù)計將是2023年規(guī)模的兩倍以上，達到1194億美元。知名市場研究機構(gòu)Precedence Research近期發(fā)布的AI芯片市場規(guī)模預(yù)測報告顯示，預(yù)計到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%。