台積電不只晶片奈米製程技術處於領先定位,其CoWoS先進封裝技術同樣讓全球AI晶片廠幾乎繞不開台積電。輝達、AMD、博通,以及Google、亞馬遜、微軟等自研AI晶片的科技巨頭,都搶著排隊拿台積電的CoWoS封裝產能,而這個供給缺口預估還要延續到2027年以後,CoWoS是目前AI晶片能否順利量產的關鍵。

本文整理CoWoS封裝技術是什麼、三種CoWoS製程CoWoS-S/R/L差在哪、CoWoS應用有哪些,以及CoWoS概念股名單一次看。

CoWoS是什麼?

CoWoS先進封裝(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是台積電的先進封裝技術之一,為兩個技術的結合,可以分成「CoW」和「WoS」:

  • CoW全名為「Chip-on-Wafer」,是指將晶片堆疊的技術。
  • WoS全名為「Wafer-on-Substrate」,是指將晶片堆疊、封裝在基板上。

台積電的CoWoS先進封裝技術。(來源:台積電)

CoWoS封裝技術是什麼?

CoWoS先進封裝是一種2.5D(部分整合3D堆疊)的封裝技術,將晶片堆疊後封裝於基板上,可縮減晶片佔用的面積,降低成本並減少驅動晶片的耗能。

換句話說,2.5D封裝是在同一塊地基(基板)上,再加一層矽中介層,如同先埋設好房子的基本水電管線,讓晶片排列更加緊密,技術上仍屬於水平封裝。

3D封裝則是在一塊地基上往上蓋房,疊加不同功能的晶片、記憶體和被動元件,並透過矽穿孔(TSV)連結晶片間的電子訊號,做到真正的垂直封裝。

2.5D封裝(左)與3D封裝(右)。(來源:Ansys)

在相同面積下的IC,要增加效能的方式有2種:

  1. IC設計技術進步。
  2. 半導體製程技術進步,塞入更多電晶體。

隨著晶片尺寸已逼近物理極限,為了延續摩爾定律,半導體產業開始將重心轉往後端製程,也就是封裝。

台積電從7奈米推進到5奈米製程花了約2年,從5奈米到3奈米卻花了將近3年。在先進製程發展速度趨緩的情況下,能將不同功能晶片、記憶體、光電、被動元件「異質整合」的先進封裝技術,重要性因此大幅提升。

CoWoS三種製程有何不同?

CoWoS依中介層材質分為CoWoS-S(矽中介層)、CoWoS-R(RDL中介層)、CoWoS-L(局部矽互連)三種,差別在於中介層材質、可堆疊HBM數量與適用晶片尺寸。選擇哪一種,直接影響晶片效能、成本與良率。

CoWoS類型 簡單理解 適合情境
CoWoS-S 使用矽中介層整合邏輯晶片與HBM AI GPU、HPC等高頻寬需求
CoWoS-R 使用RDL中介層連接SoC、HBM等元件 需要更高封裝設計彈性的產品
CoWoS-L RDL中介層搭配局部矽互連 更大尺寸、更複雜的AI/HPC晶片

CoWoS-S(矽中介層)

「S」代表Silicon Interposer(矽中介層),整片中介層皆採用矽材料製作,輝達H100、A100即採用此製程。這個版本訊號傳輸品質好,但當AI晶片尺寸愈做愈大,整片矽材料的製造良率就愈難維持,加上矽本身成本高,隨著封裝面積需求暴增,CoWoS-S逐漸遇到天花板。

CoWoS-S是市場最常討論的高階AI/HPC封裝方案之一,使用矽中介層來整合邏輯晶片與HBM,最多可整合約8顆HBM。CoWoS-S可支援最高3.3倍光罩尺寸的中介層,若封裝尺寸超過3.3倍光罩,則建議使用CoWoS-L或CoWoS-R。

CoWoS-L(局部矽互連)

「L」代表Local Silicon Interconnect(局部矽互連),中介層改以有機基板為主體,只在晶片間需要高密度互連的局部區域,嵌入小塊矽橋(LSI),可堆疊最多12顆HBM,記憶體容量與頻寬大幅提升。這麼做的好處是封裝尺寸可以突破整片矽的限制,做到更大面積、良率也更容易控制。

輝達Blackwell系列GPU(B100、B200、B300、GB200)採用的就是CoWoS-L。台積電2025年後的產能擴張重心,也以CoWoS-L為主。

CoWoS-R(RDL中介層)

「R」代表RDL Interposer(重佈線層中介層),完全不使用矽中介層,改以純有機的重佈線層結構取代。成本是三者中最低的,封裝設計彈性高,適合對成本敏感、需大面積封裝的網通與ASIC晶片。

CoWoS和SoIC、InFO、EMIB差在哪?

台積電除了CoWoS,還有SoIC、InFO等先進封裝技術;其他半導體大廠也有不同封裝路線,例如英特爾的EMIB、Foveros,以及三星的I-Cube、X-Cube。

技術 廠商 簡單理解 常見應用
CoWoS 台積電 2.5D先進封裝,常用來整合AI晶片與HBM。 AI GPU、HPC、資料中心
SoIC 台積電 3D晶片堆疊,強調晶片上下垂直整合。 高階Chiplet、HPC
InFO 台積電 扇出型封裝,兼顧厚度、效能與封裝彈性。 行動裝置、網通、HPC等
EMIB 英特爾 嵌入式多晶片互連橋 AI、HPC、客製化晶片
Foveros 英特爾 3D封裝堆疊技術 高階處理器、Chiplet
I-Cube/X-Cube 三星 三星先進封裝技術 AI、HPC、行動晶片

CoWoS不是全世界唯一的先進封裝技術,而是台積電在AI GPU與HPC市場中最具代表性的封裝方案之一。

CoWoS應用有哪些?

CoWoS封裝技術可應用在未來的各大科技趨勢中,扮演技術發展的重要角色。目前最關鍵的應用,集中在AI與高效能運算領域。

應用領域 CoWoS扮演的角色
AI GPU 整合GPU與HBM,提高AI訓練與推論效率。
AI ASIC 支援雲端服務商自研AI晶片。
HPC高效能運算 提供高頻寬、低延遲的晶片整合能力。
資料中心 支援AI伺服器與雲端運算需求。
高速網通晶片 支援高階交換器、資料傳輸與網通需求。
高階車載運算 未來ADAS、自駕或車載高效能運算,也可能帶動相關封裝需求。

不過要注意,CoWoS不是一般消費性電子產品都會用到的封裝技術。因為CoWoS成本高、製程複雜,目前主要還是用在AI GPU、HPC、資料中心、雲端AI ASIC等高階晶片。

需求結構這幾年已有明顯改變,從早期的輝達GPU幾乎一家獨占,演變成整個AI生態系全面入場。除了輝達Blackwell系列GPU持續放量,Google、亞馬遜AWS、微軟等雲端巨頭自研ASIC晶片的需求也快速增加,成為CoWoS增量需求的第二大動能。台積電2026年底新增的產能,幾乎還沒開出就已被提前鎖定,輝達一家就佔去超過5成,剩下的空間由Google TPU、聯發科ASIC、AMD等廠商共同分配。

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CoWoS以外還有哪些先進封裝技術?

台積電的先進封裝技術除CoWoS外,還有蘋果訂單需要的InFO,以及SoIC(3D堆疊)。其他廠商方面,英特爾推出EMIB、Co-EMIB、Foveros,三星也有I-Cube和X-Cube等先進封裝技術。隨著台積電CoWoS產能持續供不應求,英特爾EMIB與日月光的FOEB也開始在部分AI應用中找到空間,先進封裝市場正從台積電高度壟斷走向多元發展。

CoWoS概念股有哪些?

隨著AI伺服器、AI GPU、HBM與高效能運算需求升溫,CoWoS概念股也成為台股熱門題材。CoWoS封裝概念股涵蓋封裝技術本身,以及封裝過程所需的半導體材料、相關設備、封裝後測試等整條產業鏈。

越靠近核心封裝、AI晶片測試、高階載板與關鍵設備的公司,和CoWoS的連動通常越直接;越偏周邊材料或市場延伸題材的公司,就要再看實際訂單、營收占比與客戶結構。

CoWoS供應鏈一次看

類別 公司/股票代碼 主要關聯
核心封裝平台 台積電(2330) CoWoS技術平台核心廠
封測/OSAT協力 日月光投控(3711) 先進封裝與測試協力供應鏈
AI晶片測試 京元電(2449) AI/HPC晶片測試需求
測試介面 精測(6510) 測試板卡、測試介面相關
探針卡 旺矽(6223) 高階探針卡與測試介面
探針卡 穎崴(6515) 高階測試介面與探針卡
載板 欣興(3037) 高階IC載板、ABF載板相關
載板 南電(8046) IC載板、ABF載板相關
載板 景碩(3189) IC載板相關
設備 弘塑(3131)
辛耘(3583)
萬潤(6187)
均華(6640)
均豪(5443)
志聖(2467)
半導體濕製程、自動化、檢測、貼合等設備供應鏈
材料/耗材/載具 中砂(1560)
家登(3680)
半導體材料、耗材、晶圓載具相關
PCB/基板周邊 楠梓電(2316) 市場延伸題材,需看實際訂單與營收占比

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CoWoS概念股可以買嗎?

CoWoS封裝技術對生成式AI、AI資料中心、高效能運算、5G、車用電子等應用都至關重要,長期需求面的能見度相當清晰。供給面則持續吃緊,台積電CoWoS月產能2026年底目標11.5至13萬片;以全年計,2026年需求估達100萬片,台積電最多供應約60至70萬片,缺口延續至2027年底。

不過,進場前仍有幾個風險需要評估,CoPoS、CoWoP等下一代封裝技術正快速發展,可能改變供應鏈的受惠格局;台積電開始委外給OSAT廠,讓更多廠商受惠的同時,也代表技術壟斷優勢在逐步鬆動;加上相關個股歷經多波漲幅,是否要進場,還是請先評估自身財務狀況,做好停損停利的目標與風險控管準備。

觀察重點

  • CoWoS供應鏈距離多近:越靠近核心封裝、測試、載板、設備,連動通常越直接
  • AI/HPC營收占比:不能只看題材,要看相關營收是否真的成長
  • 客戶結構:是否進入台積電、AI晶片、雲端ASIC或HBM相關供應鏈
  • 股價是否已反映利多:題材熱不代表股價仍便宜
  • 毛利率與資本支出:先進封裝設備和產能投資高,需觀察公司獲利能力

CoWoS封裝技術的未來發展與挑戰

產能持續爆量

台積電CoWoS先進封裝產能的擴張速度,比多數人想像的更激進。目前先進封裝新廠同步在竹南(AP6B)、嘉義(AP7)、台中(AP5B)、台南(AP8)四個據點推進。竹南廠(AP6B)已於2024年底取得FAB使照;台中廠(AP5B)的CUP、FAB、OFFICE也均已完工取得使照;嘉義廠(AP7)則是台積電規劃中規模最大的先進封裝基地,一期P1已裝機試營運,P2預計2026年底裝機、2027年量產,後續P3至P7也持續規劃中。

此外,台積電也宣布在美國亞利桑那州規劃先進封裝廠,並與一家大型OSAT夥伴合作在當地設廠,時程甚至比台積電自建封裝廠更早,以服務美國在地客戶需求。

下一代技術CoPoS

市場還在討論CoWoS-L的產能何時能緩解,下一代封裝技術CoPoS已浮上檯面。台積電預計2026年設立首條CoPoS實驗線,2027年進入關鍵送樣階段,量產預定於2028年底至2029年上半年啟動,生產基地落腳於嘉義AP7廠,首家客戶已確定為輝達。

CoPoS的關鍵改變在於將中介層材料從矽換成玻璃或藍寶石,具備低熱膨脹係數、高機械強度,能改善大尺寸晶片封裝時常見的翹曲問題,並透過玻璃基板的TGV(Through Glass Vias)製程形成垂直導電層,是台積電在CoWoS之後的下一條技術路線。對供應鏈而言,CoPoS代表玻璃基板、TGV製程相關設備廠的下一波機會。

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輝達研發的CoWoP

另一個值得關注的動向,是輝達正在研發的CoWoP(Chip on Wafer on PCB)封裝技術。CoWoP打算省略傳統封裝基板,讓晶片與中介層的組合直接安裝在主板上,目標是縮短互連路徑、改善散熱、降低成本。目前CoWoP已進入早期測試,輝達規劃在Rubin GPU的GR150平台上,嘗試CoWoS與CoWoP並行的封裝策略。

不過,摩根士丹利等外資分析師認為,PCB線寬/線距要縮小到滿足高階AI晶片要求,技術難度相當高,供應鏈重建也曠日廢時,短期內CoWoP全面取代CoWoS的可能性不高,CoWoS在可預見的未來仍是高階AI晶片的主流選擇。

CoWoS封裝技術面臨的挑戰

  • 良率問題:晶片堆疊後需透過矽穿孔(TSV)穩定傳遞電子訊號,隨著晶片數量與尺寸持續增加,良率維持是持續的挑戰。
  • 產能缺口持續:儘管台積電積極擴廠,2026年需求預估達到100萬片,台積電最多供應約60至70萬片,供給缺口預計延續至2027年底。
  • 晶片散熱問題:晶片堆疊後功耗密度增加,需要更先進的散熱技術。台積電也正研究以導熱係數較佳的單晶碳化矽取代傳統矽材料,解決CoWoS的中介層散熱問題。
  • 成本高昂:投入CoWoS封裝廠的成本相當高昂,每片晶圓價格接近一萬美元,降低封裝成本是台積電持續努力的方向。
  • 次世代技術轉換:從CoWoS-S到CoWoS-L的製程切換,以及CoPoS、CoWoP的技術路線競爭,都考驗供應鏈廠商的應變速度。

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CoWoS常見問題

Q:CoWoS是台積電獨有的技術嗎?

CoWoS是台積電的先進封裝平台,名稱本身屬於台積電技術體系。不過,先進封裝市場不是只有CoWoS,英特爾有EMIB、Foveros,三星也有I-Cube、X-Cube等技術。CoWoS的特別之處在於,它目前是AI GPU與HPC晶片中最受市場關注的先進封裝方案之一。

Q:CoWoS、CoPoS和CoWoP差在哪?

CoWoS、CoPoS和CoWoP都和先進封裝有關,CoWoS是目前最成熟、也最常用在AI GPU、HPC高效能運算的先進封裝技術,主要是把運算晶片、Chiplet和HBM整合在同一封裝中。CoPoS可以看成CoWoS的下一步,從晶圓級封裝往面板級封裝發展,希望一次放進更多晶片,提高封裝效率。CoWoP是更新、也更具實驗性的封裝概念,方向是簡化封裝結構,讓晶片更直接連到高階PCB或平台上。

目前CoWoS仍是現階段的主流,CoPoS是下一代面板化封裝方向,CoWoP則是更前期、還在驗證中的新路線。

Q:CoWoS和SoIC差在哪?

CoWoS主要是2.5D先進封裝,重點是把AI晶片、Chiplet與HBM放在中介層上整合;SoIC則更強調3D垂直堆疊,也就是把晶片上下堆起來。未來高階AI晶片可能同時使用SoIC與CoWoS,讓晶片堆疊與系統級封裝一起升級。

Q:CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L哪個比較先進?

不能單純說哪個比較先進,而是看晶片設計需求。CoWoS-S使用矽中介層,是AI/HPC常見方案;CoWoS-R使用RDL中介層,提供不同封裝設計彈性;CoWoS-L則適合更大尺寸、更複雜的AI與HPC晶片封裝需求。

Q:為什麼AI晶片需要CoWoS?

AI晶片需要大量讀取資料,尤其是GPU與HBM之間的資料傳輸。如果頻寬不足,運算效率就會受限。CoWoS可以把AI晶片與HBM更緊密整合在同一封裝中,提升頻寬、降低延遲,也讓高階AI晶片能繼續擴大規模。

Q:CoWoS概念股有哪些?

市場常見CoWoS概念股包含台積電、日月光投控、京元電、精測、旺矽、穎崴、欣興、南電、景碩、弘塑、辛耘、萬潤、均華、均豪、志聖、中砂、家登等。不過每家公司和CoWoS的連動程度不同,投資前仍要看實際訂單、營收占比與股價是否已反映題材。

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核稿編輯:陳虹伶