千兆級集成電路，時代到了_風聞

本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）編譯自teknetics.co.il

千兆級集成電路封裝解決方案有望支撐人工智能、高性能計算和先進移動設備領域的下一波創新浪潮。

千兆級集成電路 (IC) 封裝解決方案的演進正在迅速重塑半導體格局，使先進封裝技術成為 2025 年及以後創新的前沿。隨着器件複雜性和晶體管數量飆升至數千億，傳統的單片工藝面臨着物理和經濟方面的制約。為此，半導體行業正在加速對新型封裝架構（例如 2.5D/3D 集成、基於芯片集的設計和先進的基板技術）的投資，以應對千兆級集成帶來的性能、功耗和良率挑戰。

領先企業正通過重要的公告和路線圖裏程碑推動這一轉型。台積電持續擴展其系統級芯片 (SoIC) 和 CoWoS（晶圓上芯片）平台，為人工智能、高性能計算 (HPC) 和數據中心應用提供高密度 3D 堆疊和多芯片集成。台積電的下一代 CoWoS 和 SoIC 解決方案預計將於 2025 年實現量產，支持芯片集 (Chiplet) 架構，並將互連密度推至每平方毫米 2,000 個 I/O 以上。同樣，英特爾也在推進其 Foveros 3D 堆疊和 EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）技術，並將利用這些千兆級封裝能力實現 Meteor Lake 和未來人工智能加速器的量產。

在材料和基板方面，全球最大的外包半導體封裝和測試 (OSAT) 供應商日月光科技控股 (ASE Technology Holding) 正在擴大其扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 和 2.5D/3D 產品線，重點關注超精細再分佈層 (RDL) 和先進基板，以適應千兆級芯片集成。與此同時，安靠科技 (Amkor Technology)正在擴展其高密度系統級封裝 (SiP) 和高密度扇出型 (HDFO) 產品線，瞄準人工智能和高速網絡市場，在這些市場中，千兆級封裝對於帶寬和功率效率至關重要。

SEMI 和JEDEC 等行業機構正在積極發佈新的標準和路線圖，反映出向異構集成和千兆級封裝的轉變。這些標準旨在確保日益複雜的多芯片和基於芯片集的系統的互操作性和可靠性。

展望未來，千兆級集成電路封裝解決方案有望支撐人工智能、高性能計算和先進移動設備領域的下一波創新浪潮。憑藉數十億美元的投資以及業界對異構集成的強烈共識，2025-2027年期間很可能將迎來一個新時代，屆時先進封裝（而不僅僅是晶體管微縮）將成為半導體性能和系統差異化的主要推動力。

2025 年市場格局和關鍵參與者

2025年，千兆級集成電路 (IC) 封裝解決方案的市場格局將呈現以下特點：快速發展、激烈競爭，以及對異構集成、系統級封裝 (SiP) 技術和先進基板材料的日益關注。隨着半導體制造商向 2 納米以下節點邁進，封裝已成為器件性能、功耗和尺寸縮減的關鍵推動因素，推動着整個供應鏈的大量投資和協作。

領先的半導體代工廠和外包半導體封裝測試（OSAT）供應商處於千兆級封裝創新的前沿。

台積電憑藉其3D Fabric平台繼續佔據主導地位，該平台集成了先進的芯片集和晶圓上晶圓封裝，包括CoWoS（晶圓上芯片）和SoIC（系統級集成芯片）技術。台積電計劃在2025年擴大其CoWoS產能，以支持高帶寬內存（HBM）和先進的人工智能應用，其竹南工廠近期的擴建就證明了這一點。三星電子也在大力投資其X-Cube（3D-IC）和I-Cube（2.5D/3D SiP）產品，旨在為下一代數據中心和高性能計算（HPC）處理器實現千兆級集成。

與此同時，英特爾公司正在利用其 EMIB（嵌入式多芯片互連橋）和 Foveros 3D 堆疊技術，計劃在 2025 年提高高性能計算和人工智能加速器的產量。該公司在最近的行業活動中重點介紹了其先進封裝路線圖，強調了向將邏輯、內存和 I/O 芯片集成在單個封裝中的集成平台的過渡。

在OSAT廠商中，日月光科技控股公司和安靠科技公司正在擴大系統級封裝 (SiP)、扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 和 2.5D/3D 集成的產能。日月光的 VIPack 平台和安靠科技的高密度扇出型封裝 (HDFO) 以及 SLIM/SWIFT 技術正被用於人工智能、汽車和消費電子領域的先進應用，兩家公司均宣佈在亞洲和美國擴建工廠並建立戰略合作伙伴關係。

材料和基板供應商，例如揖斐電工株式會社和神光電氣工業株式會社，對生態系統至關重要，它們提供千兆級封裝所需的高密度有機基板和中介層。他們在製造技術和產能方面的投資對於滿足2025年及以後預計的需求激增至關重要。

展望未來，在人工智能工作負載、芯片架構和下一代存儲器的推動下，千兆級集成電路封裝行業有望持續增長。領先的代工廠、OSAT 廠商和材料供應商的融合將繼續決定競爭格局，2025 年將成為技術部署和市場份額重新調整的關鍵一年。

千兆級集成電路封裝的突破性技術

千兆級集成電路封裝，即把數百億個晶體管和小芯片聚合到統一的系統中，將在 2025 年進入快速創新階段。滿足先進節點的性能、功率和密度要求，正在推動 2.5D 和 3D 集成、晶圓級封裝和先進基板技術等封裝解決方案的突破。

最突出的突破之一是異構集成，即將採用不同工藝技術製造的多個芯片集成在一個封裝中。英特爾公司已加快部署其EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）和Foveros 3D堆疊技術，以實現高帶寬互連以及邏輯和內存的垂直堆疊，從而滿足未來幾年預計將超過1000億個晶體管的產品需求。英特爾在2025年的路線圖中強調了Foveros Direct的積極擴展，該技術能夠以更精細的間距實現銅對銅直接鍵合，從而支持千兆級集成。

同樣，台積電 (TSMC) 正在推進其 3DFabric 平台，該平台將 CoWoS（晶圓上芯片）和 SoIC（系統級芯片）相結合，以實現大規模邏輯存儲器集成。台積電專為高性能計算 (HPC) 和 AI 加速器推出的 CoWoS-L，支持光罩尺寸超過 2500 平方毫米的中介層，這對於千兆級應用至關重要。該公司的 2025 年路線圖強調更高的帶寬、更低的延遲和更精細的凸塊間距，這對於在單個封裝中集成數十個芯片至關重要。

高密度基板技術也在快速發展。三星電子正憑藉其 H-Cube 和 X-Cube 解決方案不斷突破技術極限，這些解決方案支持通過微凸塊和混合鍵合技術堆疊和互連多個芯片。這些技術正被應用於人工智能、網絡和數據中心芯片領域，而千兆級集成電路正逐漸成為這些領域的主流。

與此同時，AMD 擴展了其基於 Chiplet 的架構的應用，利用先進的封裝技術來提高每瓦性能和良率。AMD 的下一代 EPYC 和 Instinct 加速器將於 2025 年推出，它們將採用最先進的高密度有機基板和硅通孔 (TSV) 技術，展示多邏輯和內存芯片的集成。

展望未來，千兆級集成電路封裝的前景將集中在設計、材料和製造的協同優化上。隨着人工智能、高性能計算 (HPC) 和雲工作負載對集成度的要求越來越高，代工廠、OSAT 廠商和基板供應商之間的合作也日益密切。互連密度、熱管理和光學元件集成是正在進行研究的關鍵領域，為下一代千兆級系統級封裝解決方案奠定了基礎。

先進材料與製造創新

千兆級集成電路 (IC) 時代——電路包含數百億個晶體管——要求封裝材料和製造技術取得革命性的進步。隨着 2025 年及以後器件複雜性和密度的不斷提升，半導體行業正在快速發展，以應對這些海量 IC 帶來的熱、電氣和機械挑戰。

主要參與者正優先考慮基板創新，其中有機、玻璃和先進的硅基中介層處於領先地位。AMD 和英特爾公司已加速採用高密度硅中介層用於芯片架構，從而實現更精細的互連間距和更高的帶寬。台積電的系統級芯片 (SoIC) 和晶圓級芯片 (CoWoS) 封裝平台已實現量產，目前正在擴展以支持千兆級邏輯和高帶寬內存集成。台積電報告稱，其最新產品已實現 >1000mm² 的封裝尺寸和低至 40μm 的互連間距。

熱管理是千兆級集成電路 (Giga-Scale IC) 面臨的嚴峻挑戰。三星電子正在其 2.5D 和 3D 封裝生產線中部署先進的熱界面材料 (TIM) 和嵌入式微流體冷卻技術，以實現高效散熱。與此同時，日月光科技控股公司已將雙面模塑球柵陣列 (DSMBGA) 和集成散熱器的扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 商業化，瞄準人工智能 (AI) 和高性能計算 (HPC) 市場。

在製造領域，面板級封裝 (PLP) 已成為趨勢，旨在提高產量和成本效益。安靠科技 (Amkor Technology)和日月光科技控股 (ASE Technology Holding)均在擴大 PLP 設施規模，以滿足千兆級器件所需的芯片尺寸和產量。安靠科技 (Amkor) 報告稱，其在 2025 年量產的大面積再分佈層 (RDL) 技術方面將取得重大進展。

材料進步同樣至關重要。新光電氣工業株式會社和揖斐電株式會社正在創新低損耗、高密度基板，並改進熱膨脹係數 (CTE) 的匹配，這對於千兆級可靠性至關重要。這些公司正在開發玻璃芯基板和新型有機層，預計將在未來幾年進入供應鏈。

展望2025年及以後，千兆級IC封裝將越來越依賴於異構集成、先進基板和新型冷卻技術。代工廠、OSAT廠商和基板供應商之間的合作對於實現行業的微縮路線圖和性能目標至關重要。

集成趨勢：小芯片、3D 和異構封裝

向千兆級集成電路封裝的過渡，從根本上來説取決於先進的集成技術，其中最主要的是芯片架構、3D集成和異構封裝。隨着半導體制造商努力滿足人工智能、高性能計算和數據中心應用的需求，這些方法正在迅速成熟，並將在2025年及以後應用於商業產品。

基於 Chiplet 的設計使設計人員能夠將複雜系統劃分為更小、功能特定的 Chiplet，從而突破單片芯片的良率和擴展限制。這種模塊化方法允許使用針對每個功能優化的工藝節點來集成邏輯、內存、模擬和 I/O 功能。AMD 已在 EPYC 和 Ryzen 系列等產品中證明了該架構的可行性，並已確認將繼續開發下一代基於 Chiplet 的 CPU 和 GPU，預計將於 2025 年及以後發佈。

三維 (3D) 集成通過垂直堆疊多個芯片，並通過先進的硅通孔 (TSV) 或混合鍵合技術互連，進一步提高了功能密度。台積電 (TSMC) 正在擴展其 3DFabric 平台，包括 SoIC（系統級芯片）和 CoWoS（基板上晶圓芯片）解決方案，以支持千兆級設計。自 2025 年初起，TSMC 正在加速基板尺寸超過 3,000 平方毫米的 CoWoS 模塊的量產，以滿足生成式 AI 加速器和大規模推理引擎的需求。

異構集成將芯片集、內存堆棧和專用加速器（可能採用不同的工藝節點和材料製造）集成在一個封裝中。英特爾公司正在將其 Foveros Direct 技術商業化，該技術可實現邏輯上邏輯堆疊的細間距混合鍵合。這允許在千兆級複雜度下實現靈活的系統配置和功率/性能優化。三星電子有限公司也在投資 X-Cube 和 I-Cube 平台，瞄準人工智能、高帶寬內存和下一代移動 SoC。

展望未來，受數據中心和人工智能工作負載中集成數萬億晶體管的需求推動，千兆級封裝解決方案預計將加速普及。日月光科技控股有限公司等行業聯盟正在致力於芯片接口、中介層和供電網絡的標準化，以促進生態系統的互操作性。該行業預計，到2020年，基板製造、熱管理和協同設計工具將取得重大進展，以支持千兆級集成。

全球供應鏈的挑戰與機遇

千兆級集成電路 (IC) 封裝技術（例如先進的 2.5D/3D IC、芯片和異構集成）的快速發展，正在從根本上重塑 2025 年及以後的全球供應鏈格局。隨着半導體行業致力於滿足高性能計算、人工智能加速器和下一代網絡日益增長的需求，封裝解決方案的複雜性和規模化加劇了整個價值鏈的挑戰和機遇。

供應鏈彈性是一大挑戰。千兆級封裝所需的高度專業化的設備、材料（例如高密度基板、先進的底部填充材料）和精密的工藝控制，將風險集中在少數供應商身上。例如，台積電和英特爾都擴大了先進封裝產能，但全球基板短缺和局部中斷（例如地緣政治緊張局勢、物流瓶頸）仍然是主要問題。為了緩解這些問題，領先的企業正在投資地域多元化，並對關鍵材料和工具進行雙重採購。

與此同時，向芯片級架構和異構集成的過渡為模塊化供應鏈協作創造了新的機遇。AMD 在其 EPYC 和 Ryzen 處理器中採用芯片級架構，證明了標準化接口和開放的芯片間互連如何實現更靈活的採購和更快的創新週期。諸如通用芯片級互連標準 (UCIe) 之類的聯盟，其創始成員包括英特爾、AMD、台積電和三星電子，正在推動全行業採用可互操作的解決方案，降低新生態系統參與者的准入門檻。

在製造方面，產能擴張的投資正在進行中。台積電正在加速其CoWoS和SoIC先進封裝生產線的建設，旨在提高吞吐量並實現更細間距的互連，以支持人工智能和高性能計算（HPC）芯片。英特爾正在擴展其Foveros Direct和EMIB技術，三星電子正在將其X-Cube 3D堆疊平台商業化。這些舉措標誌着全球範圍內爭奪千兆級封裝領先地位的競爭，基板、工裝和自動化方面需要大量的資本投入。

展望未來幾年，千兆級集成電路封裝解決方案的前景取決於供應鏈穩健性和創新速度之間的平衡。協作標準、先進封裝基礎設施的區域投資以及供應鏈數字化（可追溯性、預測分析）對於管理風險和抓住新興市場機遇至關重要。隨着人工智能、汽車和數據中心芯片終端市場的增長，生態系統可能會看到代工廠、OSAT、基板供應商和EDA工具供應商之間更加緊密的整合，從而重塑半導體供應鏈的傳統界限。

監管、環境和行業標準概述

隨着我們邁入2025年及未來五年，千兆級集成電路 (IC) 封裝解決方案的快速發展，正在推動監管、環境和行業標準的重大發展。隨着集成電路的複雜性激增（以先進節點、芯片集成度的提高和異構封裝為標誌），監管機構和行業聯盟正在更新相關框架，以應對安全性、可持續性和互操作性方面新出現的挑戰。

環境法規仍然是焦點，千兆級封裝工藝需要更加關注材料管理和生命週期影響。歐盟《限制在電子元件中使用某些有害物質指令》（RoHS）持續影響着材料的選擇，推動製造商轉向無鉛和無鹵素封裝。與此同時，該行業正在響應歐盟的綠色協議和循環經濟戰略，在可回收基板材料和低排放製造工藝方面進行創新。例如，英飛凌科技股份公司強調了其致力於通過節能生產和在其先進集成電路封裝中使用再生材料來減少包裝對環境的影響的承諾。

在北美和亞洲，監管協調被視為對供應鏈韌性和全球市場準入至關重要。SEMI 和JEDEC 固態技術協會等組織正在與製造商合作，協調封裝標準，重點關注可靠性、熱管理和電氣性能，以應對集成電路密度的攀升。JEDEC 最近更新的先進封裝標準概述了千兆級解決方案的要求，包括基板尺寸、功率傳輸和信號完整性，以確保跨供應商兼容性並支持生態系統的快速發展。

該行業也在加速採用可持續性和透明度框架。英特爾公司承諾到2040年在其全球運營中實現温室氣體淨零排放，其中包括優化千兆級設備的封裝工藝和材料。同樣，台積電發佈年度可持續發展報告，詳細説明其先進封裝設施中水和化學品使用的減少情況——由於千兆級解決方案需要更多資源密集型工藝，這一點日益重要。

展望未來，隨着政府和行業機構對千兆級集成電路封裝的生命週期評估、碳排放披露和材料安全提出更嚴格的要求，預計監管環境將進一步收緊。這些不斷發展的框架將影響投資和創新，迫使製造商在行業邁向百億億次級時代之際，在性能需求與可持續性和合規性之間取得平衡。

2029年市場預測及投資展望

受高性能計算、人工智能、數據中心和先進移動設備日益增長的需求推動，千兆級集成電路 (IC) 封裝解決方案市場有望在 2029 年實現強勁增長。千兆級封裝——涵蓋能夠支持數十億個晶體管和超高 I/O 密度的技術——需要材料、設計和製造方面的創新，這促使行業領導者投入鉅額資本支出和戰略投資。

截至2025年，各大半導體制造商正在迅速提升其先進封裝能力。台積電TSMC宣佈了其系統級芯片（SoIC）和3D結構技術的宏偉發展藍圖，預計到2026年，先進的CoWoS和基於芯片組的解決方案的量產規模將翻一番以上。TSMC正在投資超過400億美元用於新設施建設和研發，以支持高帶寬存儲器（HBM）和AI加速器的平台擴展。

英特爾公司正在加速部署 Foveros 3D 封裝平台，預計在 2025-2026 年實現量產。該公司近期在美國和歐洲新建代工廠和封裝廠的投資超過 200 億美元，旨在鞏固其在千兆級異構集成領域的領先地位，並賦能下一代服務器、網絡和人工智能產品。

三星電子正在擴展其X-Cube（3D集成）和H-Cube（異構集成）產品，並在封裝研發和生產線上投資數十億美元。三星預計，到2027年，高性能存儲器和邏輯IC對千兆級封裝解決方案的需求將翻一番，並強調其與雲服務提供商和AI芯片組開發商的合作。

全球向小芯片架構的轉變正在進一步加速對大型基板製造和先進互連的投資。領先的外包半導體封裝測試 (OSAT) 供應商之一安靠科技 (Amkor Technology ) 宣佈在越南和葡萄牙設立新工廠，旨在為千兆級設計提供高密度扇出型和 2.5D/3D 封裝，預計到 2026 年將達到運營產能。

展望2029年，SEMI等行業組織預測先進封裝將實現兩位數的複合年增長率 (CAGR)，其中千兆級解決方案在總潛在市場和資本投資中的份額都將快速增長。關鍵驅動因素包括人工智能工作負載的激增、百億億次計算以及向2納米以下工藝節點的過渡，所有這些都需要先進封裝來優化功耗、性能和尺寸。

競爭分析：領先公司的策略

隨着半導體制造商和先進封裝供應商不斷追求創新，以滿足對更高性能、集成度和能效的需求，全球千兆級集成電路 (IC) 封裝解決方案的競爭日益激烈。在 2025 年及不久的將來，行業領導者將部署獨特的戰略——從專有封裝架構到戰略性產能擴張——以在快速發展的千兆級 IC 市場中搶佔市場份額。

英特爾公司正利用其先進的封裝產品組合，包括Foveros和EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）技術，實現用於數據中心、人工智能和客户端計算的高密度異構芯片集成。該公司近期宣佈在美國和歐洲大規模擴建其先進封裝產能，預計到2025年中期，俄亥俄州工廠將支持千兆級先進封裝生產。英特爾的2025年路線圖強調“系統代工”方法，將先進封裝作為其IDM 2.0戰略的核心差異化優勢，並與生態系統合作伙伴合作，通過UCIe（通用芯片互連標準）標準實現開放的芯片互操作性。

領先的純晶圓代工企業台積電(TSMC ) 持續擴展其專有的CoWoS(晶圓上芯片) 和InFO (集成扇出型) 封裝平台，這些平台對於驅動高性能計算、網絡和 AI 加速器的千兆級 IC 至關重要。2025 年，台積電將提升其 CoWoS 產能，目標是將產量翻一番，以滿足超大規模廠商和 AI 芯片供應商台積電日益增長的需求。該公司還投資於下一代封裝技術，例如SoIC (系統級集成電路)，以促進邏輯和內存芯片的垂直堆疊，進一步提高系統集成密度和性能。台積電的戰略專注於與客户密切合作，共同優化封裝和工藝節點，從而快速採用千兆級架構。

安靠科技(Amkor Technology ) 是全球領先的外包半導體封裝和測試 (OSAT) 企業，該公司正加大對大型先進封裝設施的投資，尤其是在韓國和越南，從而提升自身的競爭優勢。安靠科技的產品組合包括高密度扇出型、2.5D/3D IC和硅中介層解決方案，這些解決方案在人工智能、高性能計算和汽車領域的千兆級應用中的需求日益增長。2024 年，安靠科技在越南北寧開設了其最大的先進封裝工廠，並計劃在 2025 年及以後擴大生產能力。安靠科技。安靠科技的戰略強調供應鏈彈性、全球影響力和技術合作夥伴關係，以便為多樣化的客户羣提供可擴展的千兆級解決方案。

在這些領先企業中，千兆級集成電路封裝的前景以積極的產能投資、生態系統協作和封裝架構的持續創新為標誌——隨着未來五年對千兆級集成的需求加速增長，該行業將實現強勁增長。

未來展望：新興應用和長期趨勢

隨着半導體行業向千兆級集成邁進——單個封裝可容納數百億個晶體管和眾多異構組件——封裝技術已成為關鍵的創新驅動力。2025年及未來幾年，人工智能 (AI)、高性能計算 (HPC)、先進網絡和下一代消費電子產品的激增需求將塑造千兆級集成電路 (IC) 封裝的未來前景。

最重要的趨勢之一是先進 2.5D 和 3D 封裝（包括芯片架構）的快速成熟和擴展。這些方法允許將大型芯片分割成更小、更有利於良率的芯片，這些芯片可以組裝在高密度中介層或基板上。例如，英特爾公司正在加強其 EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）和 Foveros 3D 堆疊技術，從而能夠在單個封裝內集成異構計算、內存和 I/O 芯片。台積電 (TSMC) 持續擴展其 CoWoS（晶圓基板芯片）和 SoIC（集成芯片系統）平台，支持數據中心和 AI 加速器應用的更大規模邏輯上邏輯和邏輯上內存的堆疊。

展望2025年及以後，千兆級封裝解決方案不僅要解決密度和集成度問題，還要應對電力傳輸、熱管理和信號完整性方面的挑戰。AMD和英偉達公司正在積極開發先進的多芯片GPU和加速器解決方案，利用高帶寬互連和創新基板材料來滿足生成式AI和高吞吐量計算的需求。

邊緣人工智能、6G 通信和汽車自動駕駛等新興應用進一步推動了對千兆級封裝的需求。例如，汽車行業需要高可靠性、高散熱效率和微型化的 IC 封裝，以實現傳感器融合和即時推理，而英飛凌科技股份公司和瑞薩電子株式會社等供應商正在努力滿足這一需求。

展望未來，行業發展路線圖預計微凸塊和混合鍵合間距將持續縮小，玻璃芯基板將用於實現極致信號完整性，人工智能驅動的設計自動化將得到普及，以應對複雜的封裝佈局。標準化工作和生態系統合作（例如通用芯片互連快速通道 (UCIe) 計劃）預計將加速互操作性和生態系統的發展（通用芯片互連快速通道聯盟）。

總之，2025 年及以後的千兆級 IC 封裝解決方案將成為下一代計算、通信和智能邊緣系統的基本推動因素，其創新重點是密度、集成度和整體系統性能。

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