2024-09-30
等了十多年的3D IC商機，終於在AI爆發後到來。台積CoWoS十多年前在SEMICON首亮相，封裝業群情激憤，如今每年成長六成，即將超越日月光、問鼎封裝龍頭。張忠謀為何力挺愛將自己做封裝？
本期專欄刊出時，正值國際半導體展SEMICON Taiwan 2024活動期間。
這是全球半導體製造業的年度盛會。國際大廠技術主管都專程飛來，參加在南港會場周邊舉行的多場論壇，對矽光子等業界趨勢交換意見，結果甚至足以影響日後產業發展。
現在台灣股市、業界紅遍半邊天的台積CoWoS技術也在此初登場。那是在13年前。
當時業界熱門話題是「3D IC」，就是將邏輯、記憶體等晶粒以封裝技術立體堆疊，可大幅縮小體積。日月光、矽品等大廠都積極搶進，視為下一個金礦。
結果，一位台積資深處長在論壇語出驚人：台積要自己做「3D IC」，將推出一個簡易版的先進封裝技術供客戶選用。
巨無霸要來搶地盤，台下一干封裝業者登時群情洶湧。「你這樣說，是不是以後我們全部沒工作了？」
一位大廠研發副總甚至當場發難。
一個月後的台積法說會，張忠謀正式宣布，台積將推出CoWoS，並當場像國中老師教學生說英語一般，逐字地清晰說出全名：「Chip on Wafer on Substrate」。
傳言當時因為封裝業反彈聲浪大，張忠謀才親自宣布此事，以他的威望平息爭議，並表示對部屬的支持。
那位張忠謀愛將，就是今年剛獲選為中研院院士的台積技術副總余振華。他領軍開發兩大技術：用於高效運算的CoWoS、用於行動裝置的InFO，分別由輝達GPU與蘋果自製晶片採用，讓台積幾乎憑空長出一個新事業。
當時，張忠謀並說明台積要自己跳下來做先進封裝的理由：「a clear ownership of long process flow」（漫長流程中的明確責任歸屬）。
這個理由，我直到好幾年之後才搞懂。其實就是「做壞了誰賠？賠多少？」的關鍵問題。
以輝達的AI加速卡H100為例，其結構可視為一塊夏威夷披薩，最上層是一片火腿（4奈米製程GPU晶粒），旁邊緊緊接著幾片鳳梨（高頻寬記憶體HBM）。下面還有一層起司（矽中介層）、再下去是餅皮（載板）。
封裝業者瞄準的「3D IC」商機，是台積做完「火腿」，就運到日月光或矽品廠內，再跟SK海力士進貨「鳳梨」，接續完成披薩。
只不過，一片封裝好的H100，售價超過3萬美元。其中產自台積的「火腿」，成本可能就超過幾千美元。
封裝廠當即面對一個很實際的問題。中間那層「起司」——矽中介層採用晶圓廠等級的加工技術，難度極高，一旦出狀況，超級昂貴的「火腿」也一起報廢。
此時就微妙了。台積的毛利率超過50%，代表「火腿」一出廠就身價倍增。但如果是台積在自家工廠從頭做到尾，做壞了，只需要自行吸收成本。
「它做壞一個，只要賠一個，我做壞一個要賠兩個，那客戶當然會算，」一手在矽品打造先進封裝產線的前研發副總馬光華，幾年前在一場媒體聚會對我解釋，即便封裝廠報價遠低於台積，最後仍是台積壟斷先進封裝的關鍵。
封裝業望穿秋水的「3D IC」商機，等了十多年，終於在生成式AI出現後姍姍來遲。H100因CoWoS產能受限而大缺貨，台積終於將部份訂單轉給日月光與美商艾克爾，但仍僅限於CoWoS的後半段，也就是最後將半成品放上披薩餅皮（載板）的「oS」段製程。
資深業者指出，那是台積已累積十多年的量產經驗，「做穩了，才敢放手。」但也要求外包廠必須完全複製台積的設備、材料與生產參數。
難度最高的「CoW」部份，台積也正醞釀外包。為此大肆擴充產線的日月光，今年資本支出因此倍增到30億美元的歷史新高。
台積總裁魏哲家並在7月宣布「Foundry 2.0」戰略，擴展晶圓代工的範疇，正式列入封裝測試。他表示，這個新定義，才能代表台積的新成長機會。
這個新機會有多大？光是CoWoS，台積預期2022年到2026年的年均複合成長率高達60%。先進封裝業務已佔台積一成營收，高速成長下，可望在幾年後超過日月光，讓台積成為世界最大封裝公司。
台積並在今年的技術論壇，秀出CoWoS的變種技術「系統級晶圓」——封裝出一顆近乎12吋晶圓大小的巨無霸晶片，將用於新一代的資料中心。
這是近年台積新技術發布的一大奇景，過去強調尺度愈縮愈小，現在在輝達等AI客戶驅使下，重心轉為用封裝技術讓晶片愈做愈大。
魏哲家最近承認，台積已佈局尺度更不受限的面板級封裝技術，最快3年後上陣。到時，黃仁勳在產品發表會抬出桌面大的AI晶片，我們也不需驚訝。
資料來源： 天下雜誌2024-09-03 【陳良榕專欄】
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