當AI晶片尺寸越做越大,傳統12吋圓形晶圓開始出現一個很現實的問題:邊角切不乾淨,浪費的面積越來越可觀。這不是什麼遙遠的技術挑戰,而是封裝產業現在就得面對的系統性問題。台積電推CoPoS技術,說穿了就是要解決這個「圓形裝方形,總有邊角料」的物理困境。
圓形晶圓遇到大晶片:幾何問題變成成本問題
日月光營運長吳田玉曾經講得很直白:AI晶片越來越大、越來越複雜,12吋晶圓在封裝這些大傢伙時,效率會明顯下降。這話聽起來像抱怨,但其實是封裝業的真實處境。
問題核心很簡單:方形晶片放在圓形晶圓上切割,邊緣一定會有月牙形的廢料。一片12吋晶圓的可用面積大約7萬平方公厘,但當你要切的晶片越大,浪費掉的邊角就越多。這不是工藝問題,是幾何問題。而幾何問題放大之後,就會變成成本問題。
CoPoS的務實邏輯:用方的,比用圓的划算
台積電的CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)技術,講白了就是把圓形矽晶圓換成方形玻璃基板。從產業分析與技術研討的資料來看,這個改變帶來幾個可以量化的好處:
1. 可用面積直接翻倍以上
假設用600x600mm的方形面板,面積約36萬平方公厘,大概是12吋晶圓的5倍。當然實際量產尺寸還是要看台積電後續怎麼定,但方向是明確的:方形比圓形能裝更多晶片。
2. 封裝翹曲問題有改善空間
玻璃基板比較硬,晶片在封裝過程中不容易變形,理論上良率會比較穩定。
3. 熱膨脹係數比較接近晶片
玻璃材料的熱膨脹係數更貼近矽晶片本身,散熱這件事會比較好處理,這對AI晶片來說是關鍵。
4. 結構比較硬
更硬的基板意味著更耐用、更可靠,尤其適合高階運算晶片這種需要長時間高負載運作的場景。
5. 電氣路徑可以縮短
方形設計能讓電氣路徑更短,電阻、電感都有機會降低,訊號傳輸速度跟功耗表現應該會更好。
這些優勢主要來自產業研討與法人分析,具體數據還要等台積電正式公開驗證結果。但從技術邏輯來看,CoPoS在材料利用率跟封裝效能上,確實比傳統圓形晶圓更有優勢。
三星先跑,但台積電瞄準的是不同賽道
韓國媒體ETNews報導過,台積電最快2027年可能實現面板級封裝量產,這讓三星陣營開始緊張。三星其實從2019年前後就在做PLP(面板級封裝),主要用在智慧手錶這類穿戴裝置跟中低階消費IC,但還沒大規模用在高階AI伺服器晶片上。
真正的戰場其實在AI伺服器晶片。外界解讀台積電董事長魏哲家在股東會上對先進封裝的信心,等於在宣示:只要掌握這類關鍵技術,台積電就能繼續保持領先。三星雖然先起跑,但台積電一旦在高階應用上追上,產業格局可能又要重新洗牌。
2028年才是真正的量產時間點
不過台灣業界對韓媒的「2027量產說」相當保留。根據產業消息,台積電的CoPoS試產線預計在2026年前後啟動驗證,相關供應鏈廠商也會在這時間點進行樣品驗證跟裝機。但多數台灣業界跟法人預估,真正大規模商業量產更可能落在2028年之後。
玻璃通孔(TGV)技術的良率是最大挑戰。玻璃雖然剛性強、熱膨脹係數低,但鑽孔難度遠高於有機基板。怎麼在不破壞玻璃結構的前提下,穩定打出數萬個微米級孔洞,這道工藝門檻是目前面板級封裝要邁向高階AI/HPC晶片前,最難搞定的技術瓶頸之一。
從InFO到CoPoS:台積電的封裝進化路徑
2016年,台積電靠InFO技術拿下蘋果A10處理器大單,從此確立先進封裝霸主地位。現在,CoPoS代表的是第二次封裝革命。從圓到方,不只是形狀改變,而是台積電用技術創新,在AI時代持續拉開與競爭對手距離的戰略佈局。
三星在面板級封裝的先發優勢,主要集中在中低階消費性IC領域。台積電鎖定的高階AI伺服器市場,才是決定未來封裝技術競爭格局的關鍵戰場。CoPoS能否如期在2028年實現大規模量產,並解決TGV良率等技術挑戰,是產業接下來會持續關注的焦點。