先進封裝成AI競爭關鍵 紐時：美國依賴台積電更甚以往
先進晶片封裝技術大幅提升人工智慧（AI）運算效能，也讓美國對台灣依賴程度更甚以往。「紐約時報」報導，這是全球AI主導權之爭關鍵瓶頸，先進晶片封裝幾乎全部由台積電包辦。
報導指出，電機工程師暨教育工作者耶爾（Subramanian Iyer）長期專注於半導體產業中一個冷門的細分領域，如今在全球AI主導權的競爭之中成為關鍵瓶頸。
這種技術正是「先進晶片封裝」，可將數十個元件組合在掌心大小的模組中。過去業界主要藉由縮小電晶體尺寸，讓晶片能在相同面積下容納更多電晶體，從而提升運算能力。隨著此一傳統方式效益降低，如今輝達（NVIDIA）等晶片大廠已將封裝技術視為實現半導體處理更複雜AI任務的基本途徑。
現年72歲的耶爾曾是國際商業機器公司（IBM）技術專家，現任加州大學洛杉磯分校（University of California, Los Angeles）教授，數十年來致力推動封裝技術進步。對於美國在該領域的領先地位逐漸遭到同一家主導先進晶片製造的公司取代，耶爾和晶片產業高層無不憂心忡忡。
台灣積體電路製造股份有限公司負責為輝達等AI領導廠商生產尖端晶片，也包辦幾乎所有這些晶片的封裝。其主要供應商和合作夥伴同樣大多位在台灣，面臨著中國的威脅，這是美國決策官員大舉投入數十億美元提升本土晶片製造的主因。
由於台積電產能難以滿足巿場需求，封裝瓶頸的問題成為矽谷（Silicon Valley）熱門話題。耶爾過去曾規劃在亞利桑那州設置封裝研發中心，這項計畫獲前總統拜登政府提供11億美元資助，去年卻遭到總統川普政府實質上扼殺。
耶爾說：「總而言之，他們等於是把嬰兒和洗澡水一起倒掉了。我們終歸陷入甚至更依賴台積電的境地。」
這一瓶頸凸顯在拜登和川普政府努力之下，美國對台灣的依賴並未減少。拜登政府於2022年通過「晶片法」（CHIPS and Science Act），提撥超過500億美元振興本土晶片生產。川普則反對補助晶片製造商，轉而要求與美國公司達成涵蓋股權的合作協議，並以關稅威脅外國企業，以達到相同目的。
英特爾（Intel）前執行長季辛格（Patrick Gelsinger）說：「晶片製造之後，封裝是最重要環節。而我們的封裝供應鏈可能更岌岌可危。」他是晶片法立法的重要推手。
為打破僵局，多家美國大企業正致力加快步伐。長期在該技術領域領先的英特爾已有不少封裝客戶，上週並宣布延攬一名高層領導先進封裝業務。全球最大半導體製造設備商應用材料公司（Applied Materials）與合作夥伴正在矽谷興建一座耗資50億美元的研發設施，封裝正是其主要輔助業務之一。
美國晶片業者長期將封裝視為次要環節，將其外包給亞洲低薪國家。根據全球電子協會（Global Electronics Association）數據，美國晶片封裝的巿場占比約3%。
沒有封裝，晶片無法運作。這一過程亦稱「組裝」，通常是將裸矽晶片封在保護用塑料之中，並以連接器將信號傳遞給電路板上的其他晶片。
目前常見作法是將晶片置於一層中介基板上，這類基板多以塑膠、玻璃纖維和嵌入式銅線製成。
在加州大學洛杉磯分校取得博士學位的耶爾於1981年加入IBM。他推動另一項關鍵進展，即在IBM開發出全球最早的「中介層」（interposer）之一，利用矽材料製作夾層，可將多枚晶片並排放置，實現信號更迅速傳遞。
針對部分AI處理器需要的大型封裝，台積電和英特爾會在基板內嵌入小塊矽層，作為晶片之間的通訊橋梁。
英特爾封裝與測試業務資深副總裁暨總經理賈德納（Mark Gardner）說：「沒有先進封裝，這些都無法實現。沒有它，AI產業發展將徹底改觀。」
台積電提供名為CoWoS的先進封裝技術。輝達新一代AI平台Rubin即運用這項技術，將兩顆大型AI晶片和8層高速記憶體封裝在同一模組內。台積電預測，到2029年，每一封裝內的運算電晶體數量將比2024年增長48倍。
該公司雖獲晶片法資助在亞利桑那州建廠，但是預計要等到2028年或2029年才會在當地引進CoWoS技術。現階段生產的晶片仍須運回台灣進行封裝。
然而，台積電目前已難以滿足AI相關訂單需求。國際商業策略公司（International Business Strategies Inc.）分析師瓊斯（Handel Jones）估算，在全球先進封裝巿場占比約95%的台積電，其CoWoS產能約落後需求3成。
台積電資深副總經理張曉強說：「我只看到需求不斷創新高。這當然會造成很多限制。」
長遠來看，耶爾及多位產業主管認為未來需要全新封裝概念。澳洲新創公司Syenta提出一種電化學技術，能以較少生產步驟打造超大尺寸封裝。該公司執行長維克托洛瓦（Jekaterina Viktorova）表示，其通訊頻寬最多可提高達20倍。
其他業者則聯合夥伴加緊布局封裝領域。日本化學工業公司力森諾科（Resonac）日前宣布，已經與12家公司組成封裝聯盟，在矽谷附近建立了一條試驗產線。（中央社）