來源：內(nèi)容編譯自substack。

伯恩斯坦證券預(yù)測，隨著AI芯片用CoWoS需求的爆發(fā)，臺積電今年先進封裝營收有望占總營收的10%，超越日月光，成為全球最大封裝供應(yīng)商。

此外，上個月的臺積電2025技術(shù)研討會首次披露了CoWoS技術(shù)的下一步發(fā)展，這將引發(fā)一場新的技術(shù)革命和激烈的跨行業(yè)競爭。

此次臺積電技術(shù)研討會的最大亮點，并非最新14A（1.4納米）制程的亮相，也不是12英寸晶圓大小的巨型SoW封裝，而是臺積電聯(lián)席首席運營官兼業(yè)務(wù)發(fā)展資深副總經(jīng)理張曉強博士在倒數(shù)第二張PPT的主題演講中，揭曉了繼硅光子之后，又一項令人期待已久的革命性技術(shù)。

他身后的屏幕上首先顯示的是臺積電先進CoWoS封裝熟悉的剖面圖，上面用粗體字寫著：“高性能計算/AI技術(shù)平臺（今日）”。

CoWoS 的結(jié)構(gòu)類似于夏威夷披薩。以英偉達最常見的 AI 加速卡 H100 為例，最上層是一片火腿（4nm GPU 芯片），周圍緊緊包裹著幾片菠蘿片（高帶寬內(nèi)存，HBM）。再下面是一層奶酪（硅中介層），最底層則是脆皮（基板）。

“然而，這個領(lǐng)域未來將發(fā)生根本性的變化，”張博士說，他揭開了“明日CoWoS”幻燈片，其結(jié)構(gòu)比之前的幻燈片復(fù)雜得多。

最顯著的變化在于硅中介層，它本質(zhì)上是披薩中間的“奶酪”，現(xiàn)在由幾個小色塊組成，代表著不同功能的IC。張博士解釋說，以前，這一層僅用于鉆孔互連，但現(xiàn)在將通過3D堆疊集成更多功能。

首先被提及的是大家更熟悉的硅光連接器。然而，在本次技術(shù)論壇上首次亮相的卻是一種“集成電壓調(diào)節(jié)器”（IVR），它可以被看作是嵌入在芯片內(nèi)的超微型變壓器。

張博士解釋道，將電壓調(diào)節(jié)器靠近處理器可以“最大化”電源調(diào)節(jié)效率。

這種“結(jié)構(gòu)性變化”，促使前工研院電光所所長、乾坤科技技術(shù)長詹益仁博士在其個人專欄中發(fā)出警告：臺積電在先進制程上已是“一人秀”，“不久的將來，在先進封裝領(lǐng)域，也可能獨樹一幟”。

換句話說，臺積電憑借其在所有AI芯片必備的CoWoS技術(shù)上的壟斷優(yōu)勢，可以集成越來越多的功能，比如這個集成穩(wěn)壓器。

對于臺達電、英飛凌等電源模塊供應(yīng)商來說，“未來CoWoS”幻燈片無異于一份死亡筆記，一個令人不寒而栗的信號，表明他們的獨立產(chǎn)品將因融入CoWoS而消失。

“希望臺積電能給我們留點活兒，”一位電力行業(yè)人士無奈地說道，“如果你們什么都包了，那我們還剩什么活兒？”

iPhone 的教訓(xùn)很明顯：一旦蘋果開始設(shè)計自己的 Wi-Fi、藍牙、電源管理和數(shù)據(jù) IC，高通、博通和 Dialog 等主要供應(yīng)商就會失去大量訂單，并被迫退出蘋果的供應(yīng)鏈。

IVR由三部分組成：一塊由Nvidia設(shè)計、采用臺積電16納米工藝生產(chǎn)的電源管理IC，以及超薄電容和電感。據(jù)上述電源業(yè)內(nèi)人士稱，將這些元件嵌入厚度僅為100微米的硅中介層中，在技術(shù)上“極具挑戰(zhàn)性”。他指出，即使是Nvidia自己的工程師也對其可行性缺乏充分信心。目前，預(yù)計它將首先與Nvidia計劃于2028年發(fā)布的下一代GPU架構(gòu)“Feynman”配合使用。

第二個挑戰(zhàn)在于對電感、電容等無源元件極高的性能要求?！笆忻嫔铣Ｒ姷臒o源元件工作頻率一般在幾百KHz，”一位業(yè)內(nèi)人士表示，“1MHz已經(jīng)很厲害了。他們的規(guī)格要求是50到60MHz，這幾乎是主流產(chǎn)品性能的百倍?！?

第三個也是尤為關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是電壓轉(zhuǎn)換和整流過程中產(chǎn)生的高熱量。由于被密封在中介層內(nèi)，“它的熱量該如何散發(fā)呢？”他問道。

這正是下一代液體冷卻技術(shù)可能發(fā)揮作用的地方。

在去年的臺灣國際半導(dǎo)體展（Semicon Taiwan）上，比利時微電子研究中心（IMEC）展示了一種利用3D打印技術(shù)制作的微通道，使冷卻液直接流經(jīng)芯片表面的冷卻技術(shù)。緯穎董事長洪麗嫻在今年COMPUTEX演講中也提到，由于未來AI服務(wù)器的散熱挑戰(zhàn)巨大，未來的冷卻技術(shù)將會融入到芯片設(shè)計中。“這在過去是無法想象的。”

一位高級研發(fā)主管質(zhì)疑臺積電和英偉達為何要采取如此激進的技術(shù)跨越。即使目標是將電壓調(diào)節(jié)器盡可能靠近 GPU 芯片，也應(yīng)該循序漸進，“先把它放在比較容易的位置”，比如基板下方，然后再逐漸向內(nèi)移動。“直接跳到硅中介層太過激進了?！?

但這是典型的黃仁勛風(fēng)格。

“Nvidia 就是喜歡挑戰(zhàn)技術(shù)的極限，”資深半導(dǎo)體分析師、騰旭投資首席信息官程正樺表示。

最明顯的例子就是最近發(fā)貨的 GB200 NVL72，它將 72 個 GPU 裝入一個機柜中，并強制采用不成熟的液體冷卻技術(shù)，導(dǎo)致嚴重的生產(chǎn)延遲，將初始發(fā)貨時間從 2024 年第三季度推遲了整整一年。

然而，程認為，黃仁勛故意設(shè)定了一個“不可能完成的任務(wù)”，迫使公司必須不懈地推進。因此，表面上的“延遲發(fā)貨”實際上是有利的?！叭绻麤]有設(shè)定這樣的時間表，我們現(xiàn)在可能都不知道產(chǎn)品在哪里了?！?

話雖如此，黃仁勛正在推動整個供應(yīng)鏈向前發(fā)展，以推出一款能夠?qū)?72 個 GPU 作為一個計算單元處理的超高效 AI 計算機。業(yè)界或許對此感到興奮，但這也可以理解，因為在 OpenAI 和谷歌等巨頭的推動下，人工智能競賽對計算能力的需求永無止境。

但這一次，Nvidia 為什么要強迫供應(yīng)商承擔(dān)最新的“不可能的任務(wù)”：將電壓調(diào)節(jié)器集成到 CoWoS 封裝中？

別誤會，黃仁勛正在執(zhí)行一項大膽的戰(zhàn)略，而我們現(xiàn)在看到的只是開局之舉。

張博士在演講中解釋道，關(guān)鍵詞是“能源效率”，并稱其為“未來人工智能發(fā)展最關(guān)鍵的技術(shù)”。

本次臺積電2025技術(shù)研討會首次亮相的嘉賓，臺達電源與系統(tǒng)事業(yè)群總經(jīng)理陳盈源，進行了進一步的講解。

他表示，英偉達下一代AI服務(wù)器機架將容納576塊GPU，單機架功耗將達到1MW，而單個AI數(shù)據(jù)中心的電力需求可能達到1GW，相當(dāng)于一座核反應(yīng)堆的發(fā)電量。

然而，目前的供電架構(gòu)效率太低。從公共電網(wǎng)到芯片的轉(zhuǎn)換效率約為87.6%?！斑@意味著12.4%的能量在這個過程中以熱量的形式損失掉了。”

對于前面提到的1MW機架來說，產(chǎn)生的高熱量可以同時煮沸124個熱鍋，即使是最先進的液冷技術(shù)也可能無能為力。

唯一的解決方案就是從根本上徹底改造整個AI數(shù)據(jù)中心的電源架構(gòu)。這就是Nvidia正在大力推廣的800伏高壓直流（HVDC）電源系統(tǒng)架構(gòu)。

陳志雄表示，臺達最新研發(fā)的技術(shù)，可將800伏電源架構(gòu)的效率提升至92.5%，這意味著省電5%，更重要的是，一下子減少40%的散熱負擔(dān)。

然而，這場電源轉(zhuǎn)型的初現(xiàn)也有望重新洗牌各廠商在數(shù)據(jù)中心市場的地位。英偉達和臺積電正在將更多功能集成到芯片中，而電源IC龍頭英飛凌也計劃利用其技術(shù)優(yōu)勢，從芯片向下游模塊延伸。

正因如此，一位業(yè)內(nèi)高管透露，英飛凌的高性能電源IC已經(jīng)不再賣給臺達了?！八麄冋f對不起，他們得把最好的留給自己。”

【本文轉(zhuǎn)自半導(dǎo)體行業(yè)觀察，內(nèi)容編譯自substack，轉(zhuǎn)載僅供學(xué)習(xí)交流?！?

參考鏈接

https://cwnewsroom.substack.com/p/tsmcs-next-generation-cowos-delta-infineon