NVIDIA锁定先进封装产能 台积电与英特尔加速在美布局

在人工智能算力竞赛中，一个长期被低估的环节——芯片先进封装，正在迅速演变为新瓶颈。 当前几乎所有用于人工智能运算的芯片，都必须经过封装，才能安装到服务器、汽车、机器人等硬件系统中与外界交互，而这一关键工序如今高度集中在亚洲，产能紧张问题日益突出。

随着台积电计划在美国亚利桑那州新建两座先进封装工厂，以及埃隆·马斯克选择英特尔为其定制芯片项目提供封装服务，这一此前被视作“后端工序”的产业链环节，首次站到了聚光灯下。 乔治城大学安全与新兴技术中心的约翰·维尔韦指出，如果企业不提前大幅增加资本开支，对应未来几年晶圆厂扩产，先进封装“会很快演变成瓶颈”。

在接受CNBC罕见采访时，台积电北美封装解决方案负责人保罗·鲁索表示，公司最先进封装技术的相关业务“正以非常可观的速度增长”。 目前台积电在量产中最先进的封装工艺是“芯片—晶圆—基板”（Chip on Wafer on Substrate，简称CoWoS），鲁索透露，该业务正以约80%的复合年增长率扩张。

在需求最旺盛的这一领域，人工智能巨头英伟达已经预订了台积电大部分最先进CoWoS产能，使其成为这家台湾晶圆代工龙头在先进封装上的绝对重量级客户。 不过在技术能力上，美国芯片厂商英特尔已经能与台积电分庭抗礼。

英特尔近年来致力于发展代工业务，但在为外部客户代工最尖端制程的芯片方面仍缺少一种“标志性大客户”。 相比之下，其在封装业务上已经拥有包括亚马逊、思科在内的一批客户，自2022年以来就开始为外部客户提供先进封装服务。 本周二，马斯克进一步与英特尔加深合作，宣布将由英特尔为SpaceX、xAI和特斯拉在计划中的德州“Terafab”工厂生产的定制芯片提供封装服务，该工厂目标是每年提供相当于1太瓦算力的芯片以支撑AI发展。

目前，英特尔大部分最终封装工序分布在越南、马来西亚和中国，同时在美国新墨西哥州、俄勒冈州以及亚利桑那州钱德勒的工厂承担其最先进封装流程的一部分。 随着AI应用对芯片密度、性能和能效的要求不断提高，传统依靠晶体管缩小来提升算力的“摩尔定律”逼近物理极限，业内开始将先进封装视为在“第三维度”延展摩尔定律的关键技术路径。

过去几十年，业界通常是将一整片晶圆切割成单个芯片（die），再分别进行封装，通过基板与电脑、手机、汽车等终端系统连接。 随着人工智能驱动芯片复杂度飙升，更复杂的封装方式在近五六年迅速兴起：多颗逻辑芯片与高带宽存储芯片不再分散封装，而是被集成到一个更大的系统级芯片之中，例如GPU。 先进封装的核心任务就是在同一封装系统内，将这些不同芯片高密度互联，并保证它们与外部系统之间的高效通信。

芯片分析师帕特里克·穆尔黑德回忆称，约五六年前，几乎没有厂商在规模上采用这种先进封装，当时封装环节往往被视为“事后工序”，甚至交由经验较浅的工程师负责。 如今，他表示，封装“显然已经和芯片本身同等重要”。

在当前最受市场关注的CoWoS环节，英伟达被曝出已锁定台积电大部分领先产能，以至于台积电不得不将部分相对简单的工序外包给第三方企业，包括全球最大的芯片封测代工企业日月光半导体（ASE）和安靠科技（Amkor）等。 日月光预计，2026年其先进封装业务收入将翻一番，并在台湾建设大规模新厂，其子公司SPIL也新启用了一处封装基地，英伟达CEO黄仁勋曾亲自出席剪彩。

面对激增的需求，台积电正在台湾本土加速两座新的封装工厂，同时在美国亚利桑那州建设两座先进封装工厂。 目前，即便是在台积电位于凤凰城的先进晶圆厂生产的芯片，也仍需全部运回台湾完成封装后，再出货给客户，这意味着芯片需要在美亚之间“往返旅行”。 台积电尚未对美国封装工厂的投产时间做出公开披露。

TechSearch International封装领域权威研究员简·瓦尔达曼表示，将封装产能直接布局在亚利桑那的晶圆厂旁边，将显著缩短交付周期，避免芯片在亚洲和美国之间来回运输，对客户而言将大大提升满意度。 英特尔目前也已在其位于亚利桑那州的先进18A制程芯片制造工厂附近开展部分封装业务，以形成制造与封装的一体化布局。

虽然英特尔在18A晶圆代工方面尚未拿下“标志性大客户”，但其代工服务部门负责人马克·加德纳表示，自2022年以来，公司已经稳定地为包括亚马逊和思科在内的客户提供封装服务。 另一方面，英伟达也在探索利用英特尔的封装能力，这与其此前向英特尔投资50亿美元、以及美国政府在2025年对英特尔注资89亿美元的举措相呼应。 穆尔黑德认为，芯片公司希望向美国政府展示自己愿意与英特尔合作，而相较于直接把晶圆制造交给英特尔，通过封装业务开展合作的风险更低。

当被问及英特尔是否可以通过先进封装这扇“侧门”，最终获得在芯片制造领域的重量级客户时，加德纳表示，对部分客户而言，先进封装“确实构成了一条切入路径”。 在他看来，将设计、制造与封装集中在同一处的“一站式”服务能带来诸多优势。

马斯克有望成为同时在芯片制造与封装方面全面采用英特尔技术的早期客户之一。 英特尔本周在LinkedIn发布的声明称，公司具备在大规模下“设计、制造和封装超高性能芯片”的能力，将助力马斯克的Terafab项目实现每年1太瓦AI算力产能的宏大目标。

在技术演进路径上，业界正从传统二维封装向更复杂的2.5D乃至3D封装迈进。 对于CPU等传统芯片，二维封装依然是主流，但对于GPU等高度复杂的计算芯片，台积电的CoWoS等先进封装方案成为关键。 在2.5D架构下，芯片之间通过一层高密度连接的“中介层”（interposer）实现更紧密互联，高带宽内存（HBM）可以环绕在计算芯片周围，从而在系统级上大幅缓解“内存墙”问题。

鲁索解释称，由于在单一计算芯片内部很难塞入足够的内存，难以充分发挥其算力，因此台积电推出CoWoS后，能够将HBM以内非常高效的方式紧贴计算芯片，从体系结构上提升整体性能。 台积电自2012年率先商用2.5D CoWoS技术以来，已历经多代升级。 台积电表示，英伟达最新一代Blackwell GPU是首批采用其最新一代封装工艺CoWoS‑L的产品，而正是这部分最先进产能如今被广泛认为“几乎被英伟达包圆”。

英特尔方面，其旗舰级先进封装技术是EMIB（嵌入式多芯片互连桥，Embedded Multi-die Interconnect Bridge）。 这种方案在功能上与台积电的中介层技术相似，但采用嵌入式硅桥代替整块中介层，在需要高密度互连的局部嵌入小块硅片，以压缩成本。 加德纳表示，通过“仅在需要的地方嵌入非常小的硅片”，可以实现明显的成本优势。

与此同时，台积电和英特尔等企业正在加速布局下一阶段——真正的3D封装。 英特尔将其3D封装技术称为Foveros Direct，而台积电则推出“系统整合芯片”（System on Integrated Chips，SoIC）。 与2.5D中芯片并排放置不同，3D封装采用垂直堆叠方式，将芯片“叠罗汉”，在鲁索看来，这使得多颗芯片在电气特性和性能表现上“几乎可以像单颗芯片那样运作”，带来新一轮性能跨越。

鲁索预计，还需要再过几年，市场上才会看到采用台积电SoIC工艺封装的产品真正规模上市。 在这一过程中，三星、SK海力士、美光等存储厂商也在各自的工厂中推进先进封装，利用3D封装技术将存储芯片垂直堆叠，构建高带宽内存产品，以满足AI训练和推理对内存带宽和容量的极端需求。

在加快出货节奏的同时，存储和逻辑芯片厂商还在推动一种名为“混合键合”（hybrid bonding）的新型封装工艺，用铜垫代替传统的焊凸点（bump），显著提升芯片堆叠的紧密程度。 封装专家瓦尔达曼解释称，通过实现铜垫对铜垫的直接连接，可以将芯片间的距离压缩到几乎为零，这不仅改善功耗表现，也带来更好的电气特性，因为“最短的路径就是最佳路径”。

在AI时代，曾经位于供应链后端、不起眼的封装环节，正成为芯片行业新的战略制高点。 在这个竞争愈发激烈的赛道上，从英伟达到马斯克，从台积电到英特尔，各方都在争夺下一代AI芯片“最后一公里”的主导权。