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輝達(NVIDIA)超微(AMD)對CoWoS先進封裝的需求持續強勁,台積電晶圓廠日夜趕工,產能仍處供不應求狀態。然而即便持續擴產,CoWoS受限於12吋圓形晶圓的物理尺寸,產能天花板已近。為突破這道限制,台積電正積極布局下一代面板級封裝技術「CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)」,其發展進度也成為市場評估台積電能否持續維持封裝技術領先優勢的關鍵觀察指標。

CoPoS是什麼?

要了解CoPoS,得先了解目前的主流技術「CoWoS」。CoWoS主要可分為「CoW」(Chip-on-Wafer,晶片堆疊)與「WoS」(Wafer-on-Substrate,將晶片堆疊在基板上)。透過這種封裝技術,能提高晶片間的數據傳輸速度,並幫助製造商繞過3奈米製程逐漸遇到的物理極限瓶頸。

CoPoS的技術核心,在於將「中介層(Interposer)」的形狀與材質,從傳統的「12吋圓形矽晶圓」改為大面積的「方形面板」,也就是所謂的「化圓為方」。就像用圓形烤盤烤方形披薩,邊角注定會剩下用不到的空間。CoPoS的出現,就是直接換一個更大的方形烤盤,從根本解決面積浪費的問題。

方形面板能大幅提升面積利用率,主要應用場景鎖定在未來需要搭載更多HBM(高頻寬記憶體)堆疊的超大型AI GPU與HPC(高效能運算)晶片上。

為什麼現在需要CoPoS?AI算力與CoWoS的產能瓶頸

台積電推進CoPoS的動力,來自市場對AI算力的強烈需求。背後主要有2個結構性的推力:

推力1:AI晶片變大,HBM堆疊數量上升

未來的AI晶片面積預期將持續擴大。為了追求算力,單顆GPU需要綁定的HBM記憶體數量直線上升,傳統的封裝中介層將面臨「塞不下」的挑戰。

推力2:傳統圓形晶圓的物理天花板

12吋「圓形」晶圓在切割正方形的晶片時,邊緣注定產生無法使用的廢料面積。晶片體積越大,邊緣浪費的比率就越高。即便CoWoS產能持續開出,這道物理限制無法靠擴產解決。

這股需求已在台積電法說會上獲得確認。魏哲家在4月16日法說會上說明,目前AI應用需求「實在太強勁」,預期到明年產能仍將處於吃緊狀態,台積電目標將CoWoS月產能拉升至10萬片。然而矽晶圓的圓形物理限制依然存在,CoPos因此成為緩解產能與物理極限的關鍵下一步。

CoPoS、CoWoS、FOPLP與玻璃基板技術比較

市場上目前有各種先進封裝名詞,以下整理現行技術與次世代技術的主要差異:

比較項目CoWoS(現行技術)CoPoS(次世代技術)FOPLP(面板級扇出型封裝)
中介層材質與形狀矽材質(圓形晶圓)玻璃或高分子材料(方形面板)無中介層(方形面板)
主要應用範圍高階AI晶片、GPU次世代超大型AI晶片車用、物聯網、成熟製程晶片
技術難度與成本極高較低
中介層(Interposer)

CoPoS與FOPLP雖然都是「面板級(方形)」封裝,但定位不同。FOPLP沒有中介層,主要用於車用、物聯網等成熟製程,主打降低成本;台積電的CoPoS則保留了中介層,專攻最尖端的AI晶片。

此外,隨著封裝面積倍增,塑膠或矽材質容易變形。玻璃基板(TGV)被視為CoPoS未來重要的延伸技術方向,用以解決大型晶片在散熱與翹曲(Warpage)上的物理限制。

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CoPoS概念股與供應鏈整理

從圓形變成方形,面板級封裝為製造端帶來了更複雜的製程挑戰,這波技術升級也帶動了本土設備商機。根據法人圈消息,台積電CoPoS首波設備供應鏈共13家台廠入列,包含:家登(3680)、均華(6640)、弘塑(3131)、辛耘(3583)、志聖(2467)、印能科技(7734)、晶彩科(3535)、大量(3167)、致茂(2360)、倍利科(7822),以及未上市的佳宸、亞智科技、力鼎

此外,由於台積電預計將透過旗下采鈺(6789)建置首條CoPoS實驗線,采鈺亦是關鍵角色。隨著封裝產能需求擴大,日月光投控(3711)、京元電(2449)、力成(6239)等封測大廠也是產業鏈受惠環節。

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台積電的封裝版圖與產業戰略意義

目前掌握全球約85%先進封裝市占率的台積電,正透過擴廠與產能規劃持續鞏固其領先地位。台積電CoPoS的布局已跨出實驗室,進入廠區規劃階段。

在台灣,嘉義先進封測七廠(AP7)預計將成為全台最大的先進封測廠區,並預計整合CoPoS產能;在海外,美國亞利桑那州先進封裝廠亦預計於2028至2030年間導入CoPoS與SoIC產線,以因應美國主要客戶需求。台積電在4月16日法說會中進一步證實,「正在建設下一代先進封裝技術CoPoS的中試線(Pilot Line)」,意味著CoPoS已正式邁向實質的試產布局,整體目標於2028年底至2029年正式量產。

台積電的戰略優勢在於前後段製程的完整整合。當競爭對手仍在提升晶圓代工良率時,台積電不僅在前段製造領先,更透過先進封裝鞏固後段製程,有助於進一步維持長期獲利能力與定價話語權。

這種整合能力也對全球供應鏈形成磁吸效應。三星與海力士的核心供應商,包含AP Systems、SEMES、韓美半導體等大型韓企,已開始積極轉向台灣,瞄準台積電未來的先進封裝商機。

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CoPoS常見問題

Q1:CoWoS之後的下一代封裝技術是什麼?

台積電的次世代封裝包含兩條路線。CoPoS解決的是「水平」面積的問題,讓更大、更多的晶片塞在同一層;SoIC解決的則是「垂直」方向的問題,讓晶片直接上下堆疊,縮短傳輸距離)。兩者定位不同,未來可能並行存在於台積電的封裝產品線,而非誰取代誰。

Q2:CoPoS和CoWoP有什麼不同?

兩者方向不同。CoWoP的「P」代表PCB(印刷電路板),目標是透過技術含量較高的PCB主機板取代傳統IC載板,使晶片訊號可直接從中介層走到PCB,縮短互連路徑並提升散熱;而CoPoS的「P」代表面板(Panel),目標是將中介層改為方形面板以擴大封裝面積。兩者解決的是不同層面的問題。

Q3:CoPoS的面板尺寸有哪些?

目前業界流通的研發規格主要有310×310mm、515×510mm、750×620mm三種尺寸。依據技術發展進程,初期通常會以面積較小的規格作為研發主力,待技術成熟後再逐步放大。

Q4:CoPoS預計何時量產?

台積電在4月法說會已證實,正在建置CoPoS中試線(Pilot Line),代表技術發展已從研發階段推進至試產布局。依據業界與法人評估,台積電將透過旗下采鈺設立首條CoPoS實驗線,並規劃在嘉義先進封測七廠(AP7)整合相關產能,目標於2028年底至2029年量產。惟量產時程曾因翹曲等技術問題延後,確切進度以台積電官方公告為準。

Q5:CoPoS目前面臨哪些技術挑戰?

量產時程的一大變數在於「翹曲」問題。當封裝材料從較小的圓形矽晶圓改為大面積的方形面板,加熱冷卻過程中的熱脹冷縮會導致翹曲變形。面板尺寸越大,製程控制的難度就越高,這也是目前量產時程曾延後的主因之一。

Q6:CoPoS相關概念股有哪些?

目前受市場關注的本土設備商包含弘塑、辛耘、均華、致茂、志聖、群翊、家登、印能、晶彩科、采鈺、均豪。此外,隨著封裝產能需求擴大,日月光投控、京元電、力成等封測大廠也是產業鏈受惠環節。

Q7:誰會是CoPoS的主要客戶?

根據供應鏈消息與市場分析,目前輝達和超微對先進封裝的需求持續升溫。隨著新一代GPU需整合更多高頻寬記憶體(HBM),傳統12吋晶圓逐漸面臨面積限制與效能瓶頸,使得CoPoS這類大尺寸封裝技術,成為潛在解方。

其中,市場亦點名輝達下一世代GPU(如Rubin架構)可能率先導入相關技術,但目前仍屬產業推測,尚未獲官方證實。

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核稿編輯:陳虹伶、林易萱