為什么這項關鍵芯片技術對中美之間的人工智能競賽至關重要

臺積電 （Taiwan Semiconductor Manufacturing Company） 公布了 1000 億美元的投資，這是美國歷史上最大的單筆外部投資，引起了全球的關注。

臺積電生產了世界上 90% 以上的先進半導體芯片，為從智能手機和人工智能 （AI） 應用到武器的所有應用提供動力，它將在亞利桑那州等地建造兩家新的先進封裝工廠。

以下是您需要了解的有關先進封裝技術的所有信息，隨著全球 AI 的狂熱，先進封裝技術的需求呈指數級增長，以及這對美國和中國之間爭奪 AI 主導地位的斗爭意味著什么。

雖然兩國已宣布暫時休戰，將破壞性的三位數關稅取消 90 天，但由于在美國實施的芯片限制和其他問題上的持續爭執，兩國關系仍然緊張。

什么是先進封裝？

上個月，在臺北舉行的一年一度的貿易展 Computex 上，芯片制造商英偉達 （Nvidia） 的首席執行官黃仁勛告訴記者，“先進封裝對 AI 的重要性非常高”，并宣稱“沒有人比我更努力地推動先進封裝”。

封裝通常是指半導體芯片的制造工藝之一，這意味著將芯片密封在保護外殼內并將其安裝到進入電子設備的主板上。

具體來說，先進封裝是指允許將更多芯片（如圖形處理單元 （GPU）、中央處理器 （CPU） 或高帶寬內存 （HBM））更緊密地放置在一起的技術，從而提高整體性能、加快數據傳輸速度并降低能耗。

將這些芯片視為公司內的不同部門。這些部門彼此越近，人們在它們之間穿梭和交流想法就越容易，花費的時間就越短，運作效率就越高。

“你試圖把芯片盡可能地放在一起，你也在采用不同的解決方案，使芯片之間的連接變得非常容易，”總部位于亞洲的私人投資公司 TrioOrient 的副總裁 Dan Nystedt 告訴 CNN。

在某種程度上，先進封裝延續了摩爾定律，即隨著芯片制造工藝的突破變得越來越昂貴和困難，微芯片上的晶體管數量將每兩年翻一番。

雖然先進封裝技術有很多種，但 CoWoS 是 Chips-on-Wafer-on-Substrate 的縮寫，由臺積電發明，可以說是自 OpenAI 的 ChatGPT 首次亮相以來最知名的，它引發了人工智能的狂熱，它甚至成為當地家喻戶曉的名字，促使 AMD 首席執行官 Lisa Su 表示，該島是“唯一可以說 CoWoS 并且每個人都能理解的地方”。

為什么先進封裝如此重要？

先進封裝在科技界已成為一件大事，因為它確保需要大量復雜計算的 AI 應用程序運行無延遲或故障。

CoWoS 對于生產 AI 處理器是必不可少的，例如 Nvidia 和 AMD 生產的用于 AI 服務器或數據中心的 GPU。

“如果你愿意，你可以稱它為 Nvidia 打包過程。幾乎所有制造 AI 芯片的人都在使用 CoWoS 工藝，“Nystedt 說。

這就是對 CoWoS 技術的需求猛增的原因。因此，臺積電正在爭先恐后地提高產能。

在 1 月份訪問中國臺灣時，黃仁勛告訴記者，目前可用的先進封裝產能“可能是”不到兩年前的四倍”。

“打包技術對計算的未來非常重要，”他說。“我們現在需要非常復雜的先進封裝，才能將許多芯片組裝成一個巨大的芯片。”

這對美國有什么好處？

如果說先進制造是芯片制造領域的一塊拼圖，那么先進封裝就是另一塊拼圖。

分析人士表示，在亞利桑那州擁有這兩塊拼圖意味著美國將擁有芯片生產的“一站式商店”，并加強其人工智能武器庫的地位，使臺積電的一些頂級客戶蘋果、英偉達、AMD、高通和博通受益。

“它確保美國擁有從先進制造到先進封裝的完整供應鏈，這將有利于美國在人工智能芯片方面的競爭力，”市場研究公司 Digitimes Research 的分析師 Eric Chen 告訴 CNN。

由于對人工智能至關重要的先進封裝技術目前僅在臺灣生產，因此在亞利桑那州擁有這些技術還可以降低潛在的供應鏈風險。

“CoWoS 不會把所有雞蛋都放在一個籃子里，而是在臺灣和美國，這會讓你感到更加安全和有保障，”Nystedt 說。

CoWoS 是如何發明的？

雖然 CoWoS 最近才迎來了它的時刻，但這項技術實際上已經存在了至少 15 年。

這是由 Chiang Shang-yi 領導的工程師團隊的心血結晶，Chiang Shang-yi 曾在臺積電任職兩次，并從公司退休，擔任聯合首席運營官。

Chiang 于 2009 年首次提出開發該技術，試圖在芯片中安裝更多晶體管并解決性能瓶頸。

但是當它被開發出來時，由于與之相關的高成本，很少有公司采用這項技術。

“我只有一個客戶......我真的變成了一個笑話（在公司里），我承受了很大的壓力，“他在 2022 年為加利福尼亞州山景城計算機歷史博物館錄制的口述歷史項目中回憶道。

但 AI 的繁榮扭轉了 CoWoS 的局面，使其成為最受歡迎的技術之一。“結果超出了我們最初的預期，”Chiang 說。

在全球半導體供應鏈中，專門從事封裝和測試服務的公司被稱為外包半導體封裝和測試 （OSAT） 公司。

除了臺積電之外，韓國的三星和美國的英特爾，以及包括中國長電科技集團、美國的 Amkor 和臺灣的 ASE Group 和 SPIL 在內的 OSAT 公司都是先進封裝技術的主要參與者。