美国建厂又遇挑战，台积电如何抉择？

近期，美国亚利桑那州长Katie Hobbs表示，台积电除了在凤凰城生产先进制程芯片，还将展开建造先进封装厂的计划，此消息引发网友热烈讨论。

台积电在美国亚利桑那州建造晶圆厂，这被美国总统拜登称为美国制造业回归，在苹果、高通、AMD等美国大客户的期望下，该厂有望在2025年量产4nm和3nm制程芯片，然而，有一个绕不开的问题，生产出来的芯片在哪里封装呢？

台积电工程师和前苹果员工透露，如果没有足够多的产量，这些芯片会被运送回中国台湾进行封装，因为量小的话，不值得在美国本地建设成本高昂的封装厂。不过，美国政府非常希望在其本土建设这类工厂。

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先进封装产能供不应求
虽然台积电目前不想在美国建封装厂，但就2023年的市场需求来看，该晶圆代工龙头先进封装产能的缺口还是比较大的，特别是在美国客户方面，苹果、高通、英伟达、AMD、特斯拉等都需要用到台积电的7nm及以下先进制程。

以特斯拉为例，该公司超级计算机Dojo所需的计算芯片D1采用台积电先进制程和封装生产，明年在台积电投片量有望比今年加倍，达1万片12英寸晶圆，2025年下单量会持续增加。

据悉，特斯拉的D1芯片主要采用台积电7nm制程，并结合InFO等级系统单晶圆（System-on-Wafer，SoW）先进封装InFO-SoW，不需要PCB载板，就能将相关芯片整合到散热模组上，可以加速生产进程。

其实，比特斯拉对先进封装需求更迫切的是英伟达，该公司的H100芯片已经卖爆了，但苦于台积电封装产能不足，市场上的H100供应非常紧张。

随着谷歌TPU、英伟达GPU和AMD的MI300全部导入生成式AI（AIGC），台积电相关芯片订单大量涌入，带动CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）封装需求暴增，野村证券预期，台积电CoWoS年化产能将从2022年的7~8万片晶圆，增至2023年的14~15万片，预估2024年将达到20万片。

台积电总裁魏哲家表示，从2022年起，CoWoS封装需求几乎是双倍增长，2024年需求还会大增，目前，已把先进封装龙潭AP3厂部分InFO产能转至南科厂，空出来的龙潭厂加大力度扩充CoWoS产能，竹南AP6厂也将给予支持。

因为AIGC需求突然增加，台积电接到很多订单，市场需求远大于目前产能。由于CoWoS封装毛利率高，台积电的首要任务是增加产能。

据摩根大通估计，英伟达2023年占全球CoWoS需求量的60%，台积电约可生产180万~190万套H100芯片，此外，博通的需求量也比较大，还有亚马逊网路服务芯片Inferentia，以及赛灵思。2024年，英伟达所需的H100芯片数量将达到410万~420万套。

除了台积电扩充CoWoS产能，其它厂商，如联电、Amkor、日月光投控也在积极加速扩增CoWoS相关产能。不过，这几家厂商的产品和服务还无法对台积电形成竞争，在先进封装方面，台积电真正的对手是英特尔和三星。

02竞争对手不断施压
英特尔和三星正在对台积电的先进封装市占率虎视眈眈，而且，它们的技术能力也很强，特别是英特尔。

英特尔先进封装资深经理Mark Gardner表示，英特尔芯片制造和封装工厂分布在世界各地，而台积电大部分芯片工厂都在中国台湾，英特尔的优势在于提供安全供应链，分散地缘风险，而且，客户可委托英特尔进行封装或测试，但使用其它厂商的晶圆代工服务，这对客户来说更加灵活，有更多的选择空间。

对标台积电的3D Fabric封装平台，英特尔推出了3D Foveros Direct封装技术，利用3D堆栈整合不同的逻辑芯片，可将芯片拆分成小芯片（Chiplet）。

英特尔从2017年开始导入EMIB（2.5D）封装，第一代Foveros（3D）封装在2019年推出，当时凸点间距为50微米。今年下半年推出的Meteor Lake处理器，将采用第二代Foveros封装技术，凸点间距进一步缩小为36微米。

英特尔并未透露现阶段3D Foveros封装总产能，仅强调除了在美国俄勒冈州与新墨西哥州之外，在马来西亚槟城新厂也将有相关产能建设，这三个地点的3D封装产能合计将于2025年增至目前的4倍。

9月18日，英特尔推出了业界首款用于先进封装的玻璃基板。英特尔称，该基板材料可解决有机材质基板用于芯片封装产生的翘曲问题，突破了传统基板的限制，让半导体封装晶体管数量极限最大化，同时更省电、更具散热优势。英特尔封装与测试总监Pooya Tadayon指出，玻璃基板有很大优势，可以降低连接线路的间距，适用于大尺寸封装。

这一成果是英特尔加强美国晶圆厂先进封装能力的举措，也是进攻台积电的新思路。

除了在美国发展先进封装技术，英特尔还在亚洲争夺台积电的势力范围，在马来西亚槟城，英特尔正在建设先进封测厂。

在槟城厂区，英特尔刚发布的Meteor Lake处理器，已经在产线上进行组装测试了。目前，英特尔量产的最先进制程技术为Intel 7，而Meteor Lake采用Intel 4制程生产，导入了EUV光刻技术，该公司还在推进Intel 3制程，预计今年下半年可试产，Intel 20A和18A制程则规划在2024年陆续进入试产阶段。

英特尔在马来西亚槟城新建封装厂，是为了强化2.5D/3D封装布局，外界预期，英特尔结合先进制程与先进封装，“一条龙生产”实力大增，在晶圆代工领域更具竞争力，对台积电和三星形成了更大压力。

英特尔副总裁Robin Martin强调，未来，槟城新厂将会成为英特尔最大的3D Foveros先进封装厂。

英特尔布局2.5D/3D先进封装，除了要强化自身处理器等产品实力之外，也是争取更多晶圆代工客户订单的一大卖点。

提到晶圆代工，英特尔CEO基辛格盛赞台积电在该领域居领先地位，英特尔要做到的是超越自己、尽可能强大。在谈到封装时，基辛格显得非常自信，他认为，在先进封装领域，台积电和英特尔各有千秋，英特尔对自家的先进封装很有信心，能满足自身推出的高端产品需求，且产能足以支持其它晶圆代工厂需求，不排除将来为台积电亚利桑那州晶圆厂提供先进封装服务。

以上谈的是英特尔，台积电的另一大竞争对手三星也正在这方面发力。前几年，三星推出了以I-cube、X-Cube为代表的先进封装技术，在此基础上，该公司还在积蓄力量。

据韩国媒体报道，为了争夺台积电AI芯片先进封装市场，三星DS部门先进封装（AVP）团队开始研发将FO-PLP技术用于2.5D封装，它可将SoC和HBM整合到硅中介层，构成完整芯片。

与台积电CoWoS封装不同，三星的FO-PLP是在方形基板上封装，CoWoS是圆形基板，FO-PLP 2.5D不会有边缘基板损耗问题，生产率较高，但因为要将芯片由晶圆移植到方形基板上，作业程序比较复杂。

三星想通过FO-PLP追上台积电，因此，三星DS部门在2019年从三星电机收购FO-PLP后，就开始研究将FO-PLP应用于智能手表和智能手机处理器，目前已用于功率器件封装。

韩国半导体业界人士认为，三星提出了一站式方案（Turn-key）吸引客户，为AI芯片设计厂商（如英伟达和AMD）代工生产芯片，同时整合自家的HBM和先进封装业务，可进一步提升其先进封装竞争力。

凭借自家先进封装和存储器业务优势，三星还在争夺高性能计算AI芯片存储封装订单，特别是英伟达和AMD，是三星的主要争取对象，同时，这两家AI芯片大厂也是台积电的主要客户。

近期，有消息人士透露，三星准备向AMD提供高带宽内存(HBM) 芯片和交钥匙封装服务。HBM是一种高性能存储器，与传统DRAM相比，可显著提高数据处理速度。

最近，三星第四代HBM芯片HBM3 和封装服务通过了 AMD 的质量测试，AMD 计划将这些芯片和封装服务用于其 Instinct MI300X 加速器（整合了CPU、GPU和HBM3）。

据悉，AMD曾考虑使用台积电的封装服务，但由于台积电提供的封装无法满足其需求，因此改变了计划。

除了AMD，三星还在争取英伟达的AI芯片封装订单。

据消息人士透露，三星和英伟达正在对HBM3芯片进行技术验证，并为后者的GPU提供封装服务，一旦工作完成，预计三星将分得英伟达H100的封装订单，同时为该处理器提供HBM3芯片。据了解，两家公司签署了一项服务和供应协议。

英伟达一直依赖台积电的封装服务，而随着台积电先进封装产能供不应求，预计会有更多芯片大客户将目光投向三星。

三星计划在今年下半年推出第五代HBM芯片HBM3P，并在2024年将目前的HBM产能提高一倍以上，并提供相应的封装服务。

03台积电会在美国建封装厂吗？面对强劲的市场需求，特别是美国客户对先进封装的需求最多，以及自家产能不足，还有一点很重要，那就是竞争对手持续施压。在这些因素影响下，台积电是否会在美国建封装厂呢？

目前来看，台积电是不想建的，主要原因是投入产出不划算。不过，就目前高性能计算，特别是AI芯片的发展情况而言，未来这部分市场还会大幅增长，且相关大客户都聚集在美国，建设封装厂是有产业基础保障的。

还有一点很重要，那就是美国政府的态度会起关键作用，鉴于台积电在美国建4nm制程晶圆厂的经历，2020年也认为在那里建晶圆厂不划算，但后来还是建了，显然，胳膊拧不过大腿，以此推算，未来两三年内，台积电在美国建封装厂的可能性很大。

针对美国政府“引诱”台积电在亚利桑那州建封装厂的消息，很多网友纷纷表示不满，认为“美国为了自己利益强逼台积电设厂”，“美国就是要把台积电一条龙全搬走啊，张忠谋打造的台积电在有生之年毁在政治，应该挺难过的”，“台积电美国厂未来应该会变成赔钱货”。SemiAnalysis首席分析师Dylan Patel直言：“这凸显台积电美国厂沦为无用设施，只是个摆设”。

未来，如果台积电在美国建封装厂的话，争取政府补贴也将是一件很麻烦的事，因为在美国520亿美元的芯片法案基金中，只有约25亿美元用于封装厂建设，而这么一点儿钱还要被多家厂商瓜分，留给台积电的不会太多，出于成本考虑，要争取更多政府补贴，台积电还要做不少额外工作。