晶片製造中曾被低估的步驟即將成為人工智慧的下一個瓶頸
AI's next bottleneck: Why even the best chips made in the U.S. take a round trip to Taiwan
作者: Katie Tarasov | 時間: Wed, 08 Apr 2026 12:41:22 GMT | 來源: CNBC
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在晶片製造過程中，一個常被低估的步驟，即將成為人工智慧的下一個瓶頸。
每顆用於驅動人工智慧的微晶片，都必須放入能與外部世界互動的硬體中。但就在目前，幾乎所有這類稱為先進封裝的晶片製造步驟都在亞洲進行，且產能嚴重不足。
目前此事正成為焦點，台積電準備在亞利桑那州開工兩座新廠，而 Elon Musk 也向英特爾求助以實現其雄心壯志的客製晶片計畫。
如果人們不能主動進行資本支出投資，以應付今後幾年即將湧現的晶圓產能激增，它可能會迅速成為瓶頸，喬治敦大學安全與新興科技中心的約翰·維韋伊表示。
在一次罕見的採訪中，台積電北美封裝解決方案主管保羅·魯索向 CNBC 透露，相關數字正在顯著增長。
其目前使用的最先進方法稱為晶圓上矽片基底，即 CoWoS，魯索表示以驚人的 80% 複合年成長率增加。
AI 巨頭英特爾保留了台積電最先進產能的絕大部分，而台積電是目前封裝領域的產能領導者。
但英特爾在技術上與台灣巨頭不相上下。
美國晶片製造商一直努力為其晶圓代工業務鞏固主要外部客戶，但其封裝客戶包括亞馬遜和思科。
周二，馬斯克也敲定由英特爾負責包裝太空探索技術公司、xAI 和特斯拉的客製晶片，地點位於他計劃在德州興建雄心勃勃的太拉法工廠。
英特爾的大多數最終封裝作業都在越南、馬來西亞和中國進行。其最先進封裝的部分則在美國新墨西哥州、俄勒岡州的設施以及亞利桑那州錢德勒的一個地點進行，CNBC 於今年 11 月曾前往參觀。
隨著人工智慧推高晶片製造商對密度、性能和效率的需求，此過程成為焦點，各方爭相製造最佳硬體以應付推論負載。隨著晶體管密度接近物理極限，新的矽片封裝方法可以提供幫助。
這確實是摩爾定律自然延伸到第三維度，魯索說。
數十年來，個別的晶片稱為晶粒，會從單一矽片取下並封裝成連接電腦、機器人、汽車和手機等裝置的系統。隨著人工智慧的出現，近幾年晶片複雜度爆炸式成長後，先進封裝方法開始普及。
如今，邏輯晶片等高頻寬記憶體等多個晶粒被一起封裝成一個更大的晶片，例如顯示卡處理單元或 GPU。先進封裝用於連接所有這些晶粒，並允許它們之間以及與整個系統進行通訊。
直到約 5 或 6 年前，沒有人這樣做，莫爾洞察與策略公司的晶片分析師帕特里克·穆爾海德說，他補充說過去封裝只是次要考慮事項，公司會指派給工程師中的較 junior 者。
現在，顯然我們知道它像晶粒本身一樣重要，他說。
英特爾保留了台積電領先的 CoWoS 技術的大部分產能，產能預訂已嚴重滿檔，據報台積電已將部分步驟外包給專注於該過程較簡單部分的第三方公司，例如亞碁電子和 Amkor。
亞碁電子是全球最大的半導體代工組裝與測試公司，預計 2026 年先進封裝銷售將翻倍。亞碁正於台灣建設大型新廠區，去年該公司的附屬公司 SPIL 也為另一座新封裝廠盛大開幕並邀請了英特爾執行長黃仁勳出席。
台積電也在台灣擴建兩座新封裝設施，並在亞利桑那州興建兩座封裝設施。
目前，台積電將 100% 的晶片運往台灣進行封裝，即使那些是在其位於亞利桑那州鳳凰城的先進晶圓代工廠製造的產品也是如此。台積電尚未透露美國封裝設施完工的時間表。
在亞利桑那州工廠旁具備此能力，將會讓他們的客戶非常滿意，科技國際搜尋的領先封裝研究員簡·瓦達曼告訴 CNBC。她補充說這是因為可以避免晶片往返亞洲與美國之間運輸的時間，進而縮短交付週期。
英特爾已在其位於亞利桑那州的先進 18A 晶體製造新廠附近進行一些封裝作業。
美國晶片製造商尚未為其 18A 晶圓代工廠鞏固主要外部客戶，但晶圓代工服務主管馬克·加德納告訴 CNBC，自 2022 年以來公司已有封裝客戶，包括亞馬遜和思科。
英特爾也計劃在英特爾進行封裝，作為其對該晶片製造商 50 億美元投資的一部分，這筆投資是在美國政府在 2025 年投資 89 億美元後數週內進行的。
晶片公司想向美國政府證明他們會與英特爾做生意，而與英特爾合作進行封裝是風險較低的途徑，穆爾海德說。
當被問及英特爾是否能透過先進封裝後門找到主要晶片製造客戶時，加德納說這已有些切入點讓某些客戶受益。他說所有都在同一地點有許多優勢。
馬斯克可能是英特爾晶體製造和封裝的首批採用者之一。
英特爾週二在 LinkedIn 上表示，其大規模設計、製造和封裝極高性能晶片的 能力將有助於馬斯克的太拉法實現每年生產 1 拍瓦運算能力以驅動人工智慧的目標。
許多晶片如中央處理器採用 2D 封裝製造。更複雜的晶片例如 GPU 需要額外的東西，這屬於台積電 CoWoS 的形式，即 2.5D 封裝領域。
對於這些晶片，額外的高密度佈線層稱為中介層，能提供更緊密的連接，使高頻寬記憶體可以直接安裝在晶片周圍，有效地消除了通常被稱為記憶體牆的問題。
你的運算晶片內無法塞入足夠的記憶體以充分利用它。因此當我們引進 CoWoS，我們可以非常有效率地將 HBM 記憶體帶到運算旁邊，魯索說。
台積電於 2012 年率先推出其 2.5D 技術，並經歷過幾次迭代。台積電表示，英特爾的 Blackwell GPU 是使用其最新一代 CoWoS-L 製成的第一種產品。
正是這些最新的產能讓大家擔心，因為據報英特爾保留了絕大部分產能。
英特爾領先的封裝技術稱為嵌入式多晶粒互連橋。它的工作方式類似台積電使用的過程，但以矽片橋取代中介層。加德納說透過嵌入這些真正需要的地方的小小矽片具有成本優勢。
所有玩家也在研製下一步：3D 封裝。英特爾將其方法稱為 Foveros Direct，而台積電的則稱為整合晶片系統或 SoIC。魯索解釋說不再是晶粒並排，現在我們將它們上下堆疊，他補充說這可以真實地表現為一片晶片，這提供了另一級別的性能增益。
魯索表示要過幾年才會看到台積電的 SoIC 封裝產品。
同時，三星、SK 海力士和美光等記憶體公司有自己的先進封裝工廠，它們使用 3D 封裝將晶粒堆疊成高頻寬記憶體。在爭分奪秒地出貨晶片時，記憶體和邏輯晶片製造商也正在尋求用新方法稱為混合鍵合來替換凸點並採用銅墊，以增加可堆疊的晶片數量。
與其使用凸點，我們可以使用墊片對墊片的連接，這幾乎沒有距離，因此給我們更好的功率性能，瓦達曼解釋說。他表示由於最短的路徑就是最好的路徑，它也給我們更好的電氣性能。