臺(tái)積電產(chǎn)能不夠，逼得英偉達(dá)都去找英特爾造芯片了？

臺(tái)積電在2023年年中承認(rèn)，其先進(jìn)芯片封裝技術(shù)CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）的需求已經(jīng)超出了他們的生產(chǎn)能力。

另一方面，被稱(chēng)為「人造黃金」的英偉達(dá)AI芯片在市場(chǎng)上供不應(yīng)求，英偉達(dá)迫切希望能夠盡快提高產(chǎn)能。

最終，英偉達(dá)可能不得不開(kāi)始考慮利用英特爾的先進(jìn)封裝技術(shù)來(lái)生產(chǎn)芯片。

根據(jù)外媒曝料，英偉達(dá)從英特爾每月理論上能夠額外獲得30萬(wàn)塊H100芯片的產(chǎn)能（假設(shè)產(chǎn)出無(wú)瑕疵且合同確實(shí)針對(duì)H100）。

CoWos封裝產(chǎn)能，卡了全世界大廠的脖子

而對(duì)于臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，2023年是瘋狂的一年。基本每個(gè)月，媒體都要曝出他們?cè)谠黾覥oWos封裝工藝的產(chǎn)能。

2023年6月臺(tái)積電增加先進(jìn)芯片封裝產(chǎn)能

2023年7月臺(tái)積電增加先進(jìn)芯片封裝產(chǎn)能

而之所以CoWos封裝的產(chǎn)能不夠，最主要的原因是這是一種非常先進(jìn)的封裝技術(shù)，只有最先進(jìn)的AI芯片，需要利用這種技術(shù)。

同時(shí)，也只有臺(tái)積電，英特爾等少數(shù)芯片廠商，能夠使用這種技術(shù)封裝生產(chǎn)芯片。

而在AI芯片需求沒(méi)有大幅提升之前，包括臺(tái)積電在內(nèi)的芯片制造公司都沒(méi)有太高的產(chǎn)能。

2023年是AI爆發(fā)之年，各大廠都在加緊儲(chǔ)備英偉達(dá)的H100，使得AI芯片的需求激增。

而在整個(gè)AI芯片的生產(chǎn)供應(yīng)鏈中，因?yàn)镃oWos封裝的產(chǎn)能短時(shí)間難以提升，導(dǎo)致就算英偉達(dá)就算已經(jīng)有了足夠多的H100的晶圓供應(yīng)，芯片的產(chǎn)能也會(huì)被CoWos封裝「卡脖子」。

H100采用了CoWoS-S封裝技術(shù)，集成了7個(gè)芯片。

其中心部位是H100 GPU 應(yīng)用特定集成電路（ASIC），其芯片面積達(dá)到了 814 平方毫米。

圍繞其周?chē)氖?6 組高帶寬內(nèi)存（HBM）。

其中，H100 SXM版本采用了HBM3技術(shù)，每組內(nèi)存為16GB，總共提供了80GB的內(nèi)存容量。

而H100NVL版本則包含兩個(gè)封裝，每個(gè)封裝都配備了6組HBM。

臺(tái)積電依然是最重要的AI芯片工廠

盡管如此，臺(tái)積電仍將是英偉達(dá)主要的供應(yīng)商，貢獻(xiàn)大約90%的先進(jìn)封裝產(chǎn)能。

從第二季度開(kāi)始，英偉達(dá)計(jì)劃至少對(duì)部分產(chǎn)品使用英特爾的產(chǎn)能。

如果這一信息屬實(shí)，通過(guò)增加英特爾的產(chǎn)能，英偉達(dá)將能夠更快地滿足市場(chǎng)對(duì)其現(xiàn)有AI和高性能計(jì)算（HPC）產(chǎn)品的需求。

不過(guò)，這里存在一個(gè)挑戰(zhàn)。

英偉達(dá)目前及之前一代的所有產(chǎn)品，包括A100、A800、A30、H100、H800、H200和GH200，都依賴(lài)于臺(tái)積電的CoWoS-S封裝技術(shù)。

英特爾的與先進(jìn)封裝技術(shù)名為Foveros，但兩者使用的中介層技術(shù)不同（CoWoS-S使用的是65nm中介層，而Foveros使用的是22FFL中介層）。

要使用英特爾的Foveros技術(shù)，英偉達(dá)需要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，然后對(duì)實(shí)際的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證。

因?yàn)閮煞N中介層是基于不同的工藝技術(shù)，并且連接點(diǎn)的間距也不同，所以這些產(chǎn)品可能會(huì)有一些微小的差異。

因此，英偉達(dá)的合作伙伴在部署這些產(chǎn)品前也需要進(jìn)行相應(yīng)的認(rèn)證。

外媒報(bào)道稱(chēng)，英特爾預(yù)計(jì)將在第二季度加入英偉達(dá)的供應(yīng)鏈，每月生產(chǎn)大約5000塊Foveros晶圓。

對(duì)英偉達(dá)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)字。

臺(tái)積電在2023年中能夠每月生產(chǎn)多達(dá)8000塊CoWoS晶圓。

計(jì)劃到2023年底將產(chǎn)能提升到11000塊，到2024年底進(jìn)一步增加到大約20000塊。

如果英偉達(dá)每月能夠額外獲得5000塊先進(jìn)封裝晶圓，這將明顯緩解AI芯片產(chǎn)能不足的問(wèn)題。

對(duì)英偉達(dá)來(lái)說(shuō)，將部分先進(jìn)封裝工作外包給Intel Foundry Service是一項(xiàng)戰(zhàn)略性的舉措，旨在多樣化其供應(yīng)鏈。

更重要的是，通過(guò)利用IFS的封裝能力，英偉達(dá)還能確保這些產(chǎn)能不會(huì)被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用，從而鞏固自己的領(lǐng)先地位。

CoWos封裝產(chǎn)能為什么難以提高？

CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）是一種2.5D/3D封裝技術(shù)，可以拆成兩部分來(lái)看，CoW（Chip on Wafer），指的是晶圓堆疊，WoS（Wafer on Substrate）則是將堆疊的晶圓封裝在基板上。

CoW的目的是將一個(gè)芯片放置在包含其他芯片的晶圓頂部，從而實(shí)現(xiàn)高效的空間利用和增強(qiáng)的性能。

來(lái)源：AnandTech

而AI GPU上的必須的高帶寬內(nèi)存（HBM）和CoWoS技術(shù)是相輔相成的。

HBM的高密度連接和短電路設(shè)計(jì)要求借助CoWoS這類(lèi)2.5D封裝技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，這在傳統(tǒng)PCB或封裝基板上難以完成的。

CoWoS以合理的成本，提供了最高的連接密度和最大的封裝尺寸，成為主流的封裝技術(shù)。

由于目前幾乎所有使用HBM的系統(tǒng)都采用CoWoS封裝，而所有高性能 AI GPU都需要用到HBM。

所以可以說(shuō)，絕大多數(shù)領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心GPU都采用了臺(tái)積電的CoWoS封裝技術(shù)。

而除了高性能的AI GPU，只有少數(shù)的網(wǎng)絡(luò)芯片，超級(jí)計(jì)算芯片和FPGA會(huì)用到CoWos封裝。

所以包括臺(tái)積電在內(nèi)的芯片制造廠都不會(huì)有太高的先進(jìn)封裝產(chǎn)能。

而包括晶圓在內(nèi)的其他AI GPU供應(yīng)鏈的產(chǎn)能都可以從其他地方勻出來(lái)，CoWos封裝產(chǎn)能卻很難，所以就卡住了英偉達(dá)的脖子。

雖然臺(tái)積電一直在為更多的封裝需求做著準(zhǔn)備，但沒(méi)想到這一波生成式人工智能需求來(lái)得如此之快。

去年6月，臺(tái)積電宣布在竹南開(kāi)設(shè)先進(jìn)后端晶圓廠。

該晶圓廠占地 14.3 公頃，足以容納每年 100 萬(wàn)片晶圓的3D Fabric產(chǎn)能。這不僅包括CoWoS，還包括SoIC和InFO技術(shù)。

這個(gè)工廠比臺(tái)積電其他封裝工廠的總和還要大。

而且伴隨著生成式AI浪潮的發(fā)展，除了英偉達(dá)，其他的芯片公司對(duì)于CoWos的產(chǎn)能需求也在急劇擴(kuò)張。

從Semianalysis的圖中可以看出，用于建設(shè)大規(guī)模AI集群的網(wǎng)絡(luò)連接芯片，主要由Broadcom提供，也會(huì)吸收大量CoWos產(chǎn)能。

所以只靠臺(tái)積電，英偉達(dá)似乎未來(lái)也很難獲得足夠的出貨量。

而英偉達(dá)面對(duì)如此強(qiáng)大的市場(chǎng)需求，可能等不到臺(tái)積電的新工廠竣工投產(chǎn)了，加入英特爾現(xiàn)成的產(chǎn)能肯定是一個(gè)值得考慮的選項(xiàng)。