先进封装:AI和HPC驱动产业逻辑发生哪些转变?
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一处平房,两处平房……,很多处平房。
这个地方,人口不多,每户独立小院,邻里间距够大,房子宽敞,占地也大。
然而,这种局面,直到开始涌入大量的外来人口,这一切都变了。
土地总量还是那么多,人却比以往多了,平房已经住不下他们了。于是,新的解决思路就来了——盖高层摩天大楼。
这样做的好处是,有限空间里能住更多的人,缩短人与人距离,配套(如道路、水、电、网等)集中共享,降低土地开发成本。
说这些,是想要表达什么呢?
这套思路的底层逻辑,与AI和HPC驱动下的芯片封装有着几分的相似。
算力需求爆发之下,传统平铺分立芯片的产业模式走到瓶颈,先进封装成为行业破局核心,整条产业链的底层逻辑也在发生根本的转变。
“先进封装是啥?”
传统封装,可以理解成给做好的芯片内核装上一个保护壳,再引出几根金属引脚,让它能焊到电路板上跟外界通信。这样看来,这种环节,就是给芯片安个“地方”,技术含量相对有限,曾是产业链里典型的后端工序。
而先进封装,就有点不一样了,它就像文章开篇提到的从盖平房到建摩天大楼。它的核心任务不再是简单的保护壳,而是要把不同功能、甚至用不同工艺制造的芯片(比如逻辑计算芯片、高带宽内存HBM、通信芯片),用极高密度的方式立体堆叠或并排拼装在一起,让它们之间能以极短的距离、极快的速度互传数据,形成一个整体。
现在训练一个千亿参数的大模型,数据吞吐量惊人,单颗芯片做到光照极限也就那么大一块。怎么办?只能把计算芯粒和HBM内存像夹心饼干一样通过先进封装贴在一起,让数据传输带宽达到每秒TB级别。英伟达的H100、B200系列,AMD的MI300X,英特尔的Gaudi系列,无一例外,背后都是先进封装在撑腰。可以说,没有先进封装,当前这一波生成式AI的算力根本无从落地。
那么,它究竟改变了哪些产业逻辑?
“封装翻身。”
过去,芯片性能的提升,主要是看制程工艺的,像7纳米、5纳米、3纳米。干封装的厂只要把晶圆厂做好的芯片“包一下”,赚点辛苦钱,企业评估封装方案有时常看的是“谁更便宜”。
AI(人工智能)和HPC(高性能计算,如天气预报用的超算)直接把这套逻辑掀翻了。因为算力瓶颈卡在了“内存墙”(数据搬运速度跟不上计算速度)和“互联墙”(多颗芯片之间通信太慢)上。先进封装通过硅中介层、晶圆基板上芯片(CoWoS),以及更先进的混合键合等技术,让芯片和内存几乎脸贴脸地交流,互联密度堪比芯片内部线路。台积电、三星、英特尔这些巨头近年最得意的,已经不是单纯把工艺推进零点几纳米,而是他们能提供怎样的先进封装平台。
从公开信息看,一些AI旗舰芯片用上先进封装后,能效比和算力密度实现了跨代式的进步。
这样看来,封装的价值就不再是把成本做低,而是把绝对性能做高,它一下就成了算力竞赛里不能替代的性能引擎。
“芯粒组团。”
以前是做大的单芯片,但是芯片面积越大,制造良率可能就越低,这样的话成本就呈现指数级上升,而且模拟、射频、逻辑等不同电路很难在同一个顶尖工艺上做到最优。
AI/HPC的需求下,有了一个新变化。就是把一个复杂的系统级芯片(SoC),拆解成多个功能独立的小芯片,也就是芯粒,然后用先进封装把它们拼回一个整体。AMD的锐龙处理器、英特尔的Meteor Lake都是这么干的。
这样干的好处,大概有两个方面。首先,设计变得快,而且可能还便宜,可以用成熟工艺做接口芯粒,用最先进的工艺做计算芯粒,不必所有东西都非要3纳米,成本更可控。其次是,产业链的分工变了。过去设计公司可能只找台积电做晶圆,再找封测厂做封装。现在芯粒之间的高速互联接口标准(如UCIe联盟推出的小芯片互联规范)变得至关重要,谁掌握了芯粒生态和封装集成能力,谁就能定义产品形态。
如此一来,封装厂不再是被动接单,而是要和芯片设计方在架构阶段就深度沟通协同,变成系统级方案的共建人。
“打破厂间的墙。”
这是这几年产业链上最明显的变动。先进封装需要用到前道晶圆制造的光刻、刻蚀、沉积等技术,比如在中介层做出微米级线路、在芯片间实现无凸点的直接键合。这就让台积电、三星、英特尔这样的“前道”握住了优势,它们大举跨界,砸钱先进封装产能。
公开报道显示,台积电的CoWoS产能多年来持续翻倍,仍被英伟达等客户抢订一空。
传统的封测代工厂( OSAT ),如日月光等,也并没有坐以待毙。它们纷纷向扇出型封装、高密度系统级封装等领域大举投入,部分企业的2.5D封装方案已开始为AI和服务器芯片客户服务。市场的格局从过去的“设计-制造-封测”单向流水线,演变为前道和中后道深度融合、互相抢单又合作的两面包夹之势。行业边界变得模糊,未来属于那些既懂硅加工又懂系统集成的玩家。
“赛道成主战场。”
如果说传统封装以前处于从属位置,那么现在的先进封装却是不同以往。
因为逐渐意识到,最尖端的AI芯片瓶颈,已经不只在光刻机上,也在封装上。能不能把买来的计算芯粒和高带宽内存模组高效率、高可靠地集成在一起,直接决定了先进算力平台能否落地。
国外很多地方都有扶持本土先进封装的做法,当然,我们也不例外,多家头部封测企业的相关项目在多个城市加速落地。这个产业逻辑的转变在于,封装产业早已不是完全交给市场去做的微利服务业,它成了参与AI时代算力竞赛的基础战略能力。
“写在最后。”
总之,先进封装,在AI和HPC的驱动下,已经不再是之前仅仅给芯片做过保护壳的存在了,而是它正接过摩尔定律递来的接力棒,变成那个决定楼房能盖多高、通信管道修多宽的人了。这股底层逻辑的重塑,身处这个时代的我们,都将在不知不觉间成为它的受益者。
比如,手机会有更强的算力……
参考资料:
新浪财经.抛弃CoWoS!台积电押注玻璃基板,CoPoS封装2028年量产.2026年6月23日.
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