辉达AI晶片严重缺货!都是「这1物」供不应求害的

CoWoS封装产能吃紧,导致AI晶片供应产生瓶颈,关键原因在中介层供不应求。(示意图/达志影像)

人工智慧(AI)晶片缺货,辉达H100和A100晶片均采用台积电CoWoS先进封装,但CoWoS产能受限待爬坡。法人分析,CoWoS封装所需中介层因关键制程复杂、高精度设备交期拉长而供不应求,牵动CoWoS封装排程及AI晶片出货。

大语言模型训练和推理生成式AI(Generative AI)应用,带动高阶AI伺服器和高效能运算(HPC)资料中心市场,内建整合高频宽记忆体(HBM)的通用绘图处理器(GPGPU)供不应求,主要大厂辉达(Nvidia)A100和H100绘图晶片更是严重缺货。

研调机构集邦科技(TrendForce)指出,AI及HPC晶片对先进封装技术需求大,其中以台积电的2.5D先进封装CoWoS技术,是目前AI晶片主力采用者。

美系外资法人分析,辉达是采用台积电CoWoS封装的最大客户,例如辉达H100绘图晶片采用台积电4奈米先进制程,A100绘图晶片采用台积电7奈米制程,均采用CoWoS技术,辉达占台积电CoWoS产能比重约40%至50%。

至于辉达8月上旬推出的L40S绘图晶片,未采用HBM记忆体,因此不会采用台积电CoWoS封装。

产业人士指出,通用绘图处理器采用更高规格的高频宽记忆体,需借由2.5D先进封装技术将核心晶粒(die)整合在一起,而CoWoS封装的前段晶片堆叠(Chip on Wafer)制程,主要在晶圆厂内透过65奈米制造并进行矽穿孔蚀刻等作业,之后再进行堆叠晶片封装在载板上(Wafer on Substrate)。

不过台积电CoWoS封装产能吃紧,在7月下旬法人说明会,台积电预估CoWoS产能将扩增1倍,但供不应求情况要到明年底才可缓解。台积电7月下旬也宣布斥资近新台币900亿元,在竹科辖下铜锣科学园区设立先进封装晶圆厂,预计2026年底完成建厂,量产时间落在2027年第2季或第3季。

辉达财务长克芮斯(Colette Kress)在8月24日在线上投资者会议透露,辉达在CoWoS封装的关键制程,已开发并认证其他供应商产能,预期未来数季供应可逐步爬升,辉达持续与供应商合作增加产能。

美系外资法人整合AI晶片制造的供应链讯息指出,CoWoS产能是AI晶片供应产生瓶颈的主要原因,亚系外资法人分析,CoWoS封装产能吃紧,关键原因在中介层供不应求,因为中介层矽穿孔制程复杂,且产能扩充需要更多高精度设备,但交期拉长,既有设备也需要定期清洗检查,矽穿孔制程时间拉长,因此牵动CoWoS封装排程。

法人指出,除了台积电,今年包括联电和日月光投控旗下矽品精密,也逐步扩充CoWoS产能。

台厂也积极布局2.5D先进封装中介层,台积电在4月下旬北美技术论坛透露,正在开发重布线层(RDL)中介层的CoWoS解决方案,可容纳更多高频宽记忆体堆叠;联电在7月下旬法说会也表示,加速展开提供客户所需的矽中介层技术及产能。

美系外资法人透露,台积电正将部分矽中介层(CoWoS-S)产能转移至有机中介层(CoWoS-R),以增加中介层供应。

日月光投控在7月下旬法说会也表示,正与晶圆厂合作包括先进封装中介层元件;IC设计服务厂创意去年7月指出,持续布局中介层布线专利,并支援台积电的矽中介层及有机中介层技术。