AI晶片封裝大戰:CoWoS與EMIB技術差異深度解析,誰將主宰未來運算?

在人工智慧浪潮席捲全球的當下,AI晶片已成為驅動科技創新的核心引擎。然而,當摩爾定律逐漸逼近物理極限,單純依靠製程微縮已難以滿足高效能運算(HPC)與人工智慧對算力與能耗的嚴苛要求。這場算力競賽的戰場,正從傳統的晶片設計,悄然轉移至更為關鍵的「後段」領域——先進封裝技術。其中,台積電的CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)與英特爾的EMIB(Embedded Multi-Die Interconnect Bridge)技術,已成為兩大陣營角逐的焦點。它們不僅是將不同功能晶片(如運算核心、高頻寬記憶體HBM)緊密結合的黏合劑,更是決定AI晶片最終效能、功耗、成本與可靠性的勝負手。理解這兩大技術路線的差異,等於掌握了未來數年半導體產業,尤其是AI加速器市場的競爭態勢與發展脈動。

CoWoS技術:台積電建構的系統級整合堡壘

CoWoS是台積電為高效能運算量身打造的先進封裝解決方案,其核心思想在於實現極致的系統級整合與異質整合能力。該技術透過中介層(Interposer)作為承載多顆晶片的共同基底,這個中介層通常由矽材料製成,內部佈滿了高密度的微細線路。運算晶片(如GPU、TPU)與高頻寬記憶體(HBM)等不同製程、不同功能的晶粒(Die),會先以晶圓級封裝(Chip on Wafer)的方式安裝到中介層上,彼此透過中介層內部的線路進行高速、低延遲的通訊。完成後,再將整個中介層與其上的晶片組,封裝到更大的傳統基板(Substrate)上,形成最終的成品。

CoWoS的最大優勢在於其提供的超大互連頻寬與優異的訊號完整性。由於中介層採用與晶片相似的矽材料,可以實現線寬、線距極小的互連,讓HBM與運算核心之間的資料傳輸通道又寬又快,這對於需要頻繁存取大量資料的AI訓練與推論至關重要。此外,中介層還能整合被動元件,優化電源傳輸。然而,這種高度整合的代價是技術複雜度高、生產週期長,且成本相對昂貴。台積電憑藉其在晶圓製造的絕對領先地位,將CoWoS與其先進製程深度綁定,為NVIDIA、AMD等客戶提供了從製程到封裝的一站式服務,構築了強大的技術壁壘。

EMIB技術:英特爾的靈活嵌入式互連策略

相較於CoWoS建立一個全域性的中介層平台,英特爾的EMIB技術採取了更為模組化與靈活的策略。EMIB的本質是一個嵌入在標準有機封裝基板內的「矽橋」。這個矽橋非常小巧,僅被精準地放置在需要進行高速互連的兩顆或多顆晶粒的下方。晶粒之間主要的常規訊號與電力供應,仍透過傳統的封裝基板走線連接;而對於需要極高頻寬的關鍵路徑(例如CPU核心與快取記憶體、或運算單元與HBM之間),則透過下方微小的EMIB矽橋進行直連。

這種「點對點」的互連方式,讓EMIB具有顯著的成本與設計彈性優勢。它不需要為整個封裝製作昂貴且面積巨大的全覆蓋式中介層,節省了材料與製造成本。設計上也更加靈活,工程師可以根據晶片模組的實際互連需求,決定在何處放置多少個EMIB橋接器,實現了類似「哪裡需要哪裡橋」的定製化互連。這使得EMIB非常適合用於將不同製程、不同來源(例如自家製CPU與外部製I/O晶片)的晶粒進行異質整合。英特爾正將EMIB與其另一項Foveros 3D堆疊封裝技術結合,發展出更複雜的混合封裝架構,以對抗台積電的整合型方案。

技術路線之爭:整合度、成本與生態系的角力

CoWoS與EMIB的競爭,不僅是兩種封裝工藝的比拼,更是背後兩大半導體巨頭商業模式與生態系策略的體現。從技術整合度來看,CoWoS無疑提供了更高程度的整合,其統一的中介層平台能實現最極致的互連效能與密度,特別適合對記憶體頻寬有饑渴需求的超大規模AI晶片。這是一種「效能優先」的解決方案,雖然成本高昂,但對於追求頂尖算力的雲端資料中心客戶而言,其帶來的效能提升足以覆蓋成本。

另一方面,EMIB則體現了「性價比與靈活性優先」的思路。它透過局部互連解決關鍵瓶頸,在提供可觀效能提升的同時,更好地控制了封裝的整體成本與複雜度。這使得它可能更廣泛地應用於從高效能到主流效能層級的各種產品,包括客戶端AI PC處理器等。這場大戰的勝負,將取決於未來AI工作負載的演變方向:是持續追求單一晶片封裝內的極致算力,還是走向更分散、更模組化的異構計算架構。同時,台積電開放的生態系(服務所有無晶圓廠客戶)與英特爾整合元件製造(IDM)模式之間的競爭,也將深刻影響這兩種封裝技術的市場滲透與應用廣度。

【其他文章推薦】
飲水機皆有含淨水功能嗎?
無線充電裝精密加工元件等產品之經銷
提供原廠最高品質的各式柴油堆高機出租
零件量產就選CNC車床
產線無人化?工業型機械手臂幫你實現!