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▲AI晶片真正卡關的不只是製程,而是「先進封裝」,目前幾乎由臺積電主導。(圖/記者高兆麟攝)
先進晶片封裝技術大幅提升人工智慧(AI)運算效能,也讓美國對臺灣依賴程度更甚以往。「紐約時報」報導,這是全球AI主導權之爭關鍵瓶頸,先進晶片封裝幾乎全部由臺積電包辦。
報導指出,電機工程師暨教育工作者耶爾(Subramanian Iyer)長期專注於半導體產業中一個冷門的細分領域,如今在全球AI主導權的競爭之中成為關鍵瓶頸。
這種技術正是「先進晶片封裝」,可將數十個元件組合在掌心大小的模組中。過去業界主要藉由縮小電晶體尺寸,讓晶片能在相同面積下容納更多電晶體,從而提升運算能力。隨著此一傳統方式效益降低,如今輝達(NVIDIA)等晶片大廠已將封裝技術視為實現半導體處理更複雜AI任務的基本途徑。
現年72歲的耶爾曾是國際商業機器公司(IBM)技術專家,現任加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)教授,數十年來致力推動封裝技術進步。對於美國在該領域的領先地位逐漸遭到同一家主導先進晶片製造的公司取代,耶爾和晶片產業高層無不憂心忡忡。
臺灣積體電路製造股份有限公司負責為輝達等AI領導廠商生產尖端晶片,也包辦幾乎所有這些晶片的封裝。其主要供應商和合作夥伴同樣大多位在臺灣,面臨著中國的威脅,這是美國決策官員大舉投入數十億美元提升本土晶片製造的主因。
由於臺積電產能難以滿足巿場需求,封裝瓶頸的問題成為矽谷(Silicon Valley)熱門話題。耶爾過去曾規劃在亞利桑那州設置封裝研發中心,這項計畫獲前總統拜登政府提供11億美元資助,去年卻遭到總統川普政府實質上扼殺。
耶爾說:「總而言之,他們等於是把嬰兒和洗澡水一起倒掉了。我們終歸陷入甚至更依賴臺積電的境地。」
這一瓶頸凸顯在拜登和川普政府努力之下,美國對臺灣的依賴並未減少。拜登政府於2022年通過「晶片法」(CHIPS and Science Act),提撥超過500億美元振興本土晶片生產。川普則反對補助晶片製造商,轉而要求與美國公司達成涵蓋股權的合作協議,並以關稅威脅外國企業,以達到相同目的。
英特爾(Intel)前執行長季辛格(Patrick Gelsinger)說:「晶片製造之後,封裝是最重要環節。而我們的封裝供應鏈可能更岌岌可危。」他是晶片法立法的重要推手。
為打破僵局,多家美國大企業正致力加快步伐。長期在該技術領域領先的英特爾已有不少封裝客戶,上週並宣佈延攬一名高層領導先進封裝業務。全球最大半導體製造設備商應用材料公司(Applied Materials)與合作夥伴正在矽谷興建一座耗資50億美元的研發設施,封裝正是其主要輔助業務之一。
美國晶片業者長期將封裝視為次要環節,將其外包給亞洲低薪國家。根據全球電子協會(Global Electronics Association)數據,美國晶片封裝的巿場佔比約3%。
沒有封裝,晶片無法運作。這一過程亦稱「組裝」,通常是將裸矽晶片封在保護用塑料之中,並以連接器將信號傳遞給電路板上的其他晶片。
目前常見作法是將晶片置於一層中介基板上,這類基板多以塑膠、玻璃纖維和嵌入式銅線製成。
在加州大學洛杉磯分校取得博士學位的耶爾於1981年加入IBM。他推動另一項關鍵進展,即在IBM開發出全球最早的「中介層」(interposer)之一,利用矽材料製作夾層,可將多枚晶片並排放置,實現信號更迅速傳遞。
針對部分AI處理器需要的大型封裝,臺積電和英特爾會在基板內嵌入小塊矽層,作為晶片之間的通訊橋梁。
英特爾封裝與測試業務資深副總裁暨總經理賈德納(Mark Gardner)說:「沒有先進封裝,這些都無法實現。沒有它,AI產業發展將徹底改觀。」
臺積電提供名為CoWoS的先進封裝技術。輝達新一代AI平臺Rubin即運用這項技術,將兩顆大型AI晶片和8層高速記憶體封裝在同一模組內。臺積電預測,到2029年,每一封裝內的運算電晶體數量將比2024年增長48倍。
該公司雖獲晶片法資助在亞利桑那州建廠,但是預計要等到2028年或2029年才會在當地引進CoWoS技術。現階段生產的晶片仍須運回臺灣進行封裝。
然而,臺積電目前已難以滿足AI相關訂單需求。國際商業策略公司(International Business Strategies Inc.)分析師瓊斯(Handel Jones)估算,在全球先進封裝巿場佔比約95%的臺積電,其CoWoS產能約落後需求3成。
臺積電資深副總經理張曉強說:「我只看到需求不斷創新高。這當然會造成很多限制。」
長遠來看,耶爾及多位產業主管認為未來需要全新封裝概念。澳洲新創公司Syenta提出一種電化學技術,能以較少生產步驟打造超大尺寸封裝。該公司執行長維克託洛瓦(Jekaterina Viktorova)表示,其通訊頻寬最多可提高達20倍。
其他業者則聯合夥伴加緊佈局封裝領域。日本化學工業公司力森諾科(Resonac)日前宣佈,已經與12家公司組成封裝聯盟,在矽谷附近建立了一條試驗產線。
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說明事件的人事時地物與核心背景
AI 晶片競賽的關鍵瓶頸,正從「製程是否先進」延伸到「先進封裝能否跟上」。報導指出,先進封裝可把多個晶片與高速記憶體整合在掌心大小的模組中,讓資料傳輸更快、運算效能更高,成為輝達等 AI 晶片大廠處理複雜任務的重要基礎。隨著縮小電晶體尺寸帶來的效益逐漸放緩,封裝技術的重要性被重新放大;英特爾前執行長季辛格也直指,晶片製造之後,封裝就是最重要環節。
目前這項能力高度集中在臺積電手中。臺積電不僅為輝達等業者生產尖端晶片,也幾乎包辦相關 AI 晶片封裝,並提供 CoWoS 等先進封裝技術。報導提到,臺積電在全球先進封裝市場佔比約 95%,但 CoWoS 產能仍約落後需求三成,顯示 AI 熱潮已讓封裝供給成為矽谷與政策圈關注焦點。即使臺積電獲美國晶片法資助在亞利桑那州設廠,CoWoS 技術預計仍要到 2028 年或 2029 年才會導入當地,現階段晶片仍須運回臺灣封裝。
這也使美國對臺灣半導體供應鏈的依賴未因晶片法或關稅政策而明顯降低。美國雖投入資金振興本土晶片製造,但封裝長期被視為次要環節並外包至亞洲,使美國在晶片封裝市場佔比僅約 3%。在中國威脅與 AI 需求暴增的背景下,先進封裝已不只是技術問題,而是牽動供應鏈安全與全球 AI 主導權的戰略環節。
《紐約時報》指出,AI 晶片競爭的關鍵瓶頸已不只在先進製程,而是能把多顆晶片、高速記憶體與通訊結構整合在同一模組內的「先進封裝」。臺積電目前幾乎包辦輝達等 AI 領導廠商的尖端晶片生產與封裝,供應商和合作夥伴也多集中在臺灣,使美國即使透過晶片法投入逾 500 億美元振興本土製造,仍難以降低對臺灣供應鏈的依賴。
產業人士對此憂心明顯。長期研究封裝技術的加州大學洛杉磯分校教授耶爾認為,美國取消亞利桑那封裝研發中心計畫,等於讓自身更依賴臺積電;英特爾前執行長季辛格也直言,封裝是晶片製造後最重要環節,且供應鏈可能更脆弱。數據上,美國晶片封裝市場佔比約 3%,而臺積電在全球先進封裝市場佔比約 95%,CoWoS 產能更被估算落後需求約 3 成,顯示 AI 熱潮已把封裝產能推向戰略核心。
這篇報導點出,AI 競爭的瓶頸已不只在先進製程,而是延伸到先進封裝。對美國而言,即使透過晶片法投入巨額資金、推動臺積電赴亞利桑那設廠,若關鍵封裝仍需回到臺灣完成,供應鏈自主性就仍有限。尤其輝達等 AI 晶片需要把運算晶片與高速記憶體整合在同一模組,CoWoS 這類技術直接影響交貨速度與算力擴張,臺積電產能不足便會牽動整個 AI 產業節奏。
對臺灣來說,先進封裝強化了臺積電在全球 AI 供應鏈中的不可取代性,也讓臺灣的戰略重要性進一步提高;但這同時意味著地緣政治壓力與產能壓力會更集中。美國企業加速佈局封裝、研發設施與聯盟,反映各國都想降低單點依賴。不過短期內,技術、供應商聚落與量產經驗仍使臺積電居於優勢。未來若美國本土封裝進展延宕,AI 晶片供應鏈對臺灣的依賴恐怕不減反增。
這篇報導凸顯一個常被忽略的現實:AI 競爭不只是在誰能設計出更強的晶片,也不只取決於幾奈米製程,而是整條供應鏈中最難被快速複製的環節。先進封裝之所以成為瓶頸,是因為它牽涉晶片、記憶體、中介層、基板與製程整合能力,並非單靠資金投入就能立刻補上。當輝達等 AI 晶片需要把多個元件整合在同一模組中,封裝就從過去相對「後段」的製造程序,變成決定效能、產能與交期的核心關卡。
對美國而言,這也說明晶片自主並不是蓋晶圓廠就能完成。即使臺積電在亞利桑那州設廠,若先進封裝仍主要留在臺灣,美國科技業對臺灣供應鏈的依賴就不會明顯下降。更重要的是,臺積電不只是掌握單一技術,而是與材料、設備、基板與客戶形成高度協作的產業聚落,這種累積很難在短時間內移植。美國企業與政府若要降低風險,除了補助製造,也必須重建封裝研發、量產與人才體系;但從相關計畫受政策更迭影響可見,產業長期佈局與政治週期之間仍存在落差。先進封裝因此不只是技術問題,也成為 AI 時代地緣政治與供應鏈安全的關鍵考題。
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AI真正「關鍵環節」曝光 紐時:美國更依賴臺積電了 | ETtoday AI科技 | ETtoday新聞雲
分析影響、風險與後續觀察方向
AI競賽表面上是誰能設計出更強的GPU、誰能取得更先進製程,實際瓶頸卻正在轉向一個過去較少被大眾關注的環節:先進封裝。這篇報導點出關鍵矛盾,美國雖以晶片法、補助、關稅與產業協議等方式試圖重建本土半導體能力,但在AI晶片真正量產與效能落地的最後一哩路上,仍高度依賴臺積電及其臺灣供應鏈。換言之,AI主導權不只取決於晶片設計或晶圓製造,也取決於能否把多顆運算晶片、高速記憶體與中介結構有效整合成可用模組;沒有這一步,再先進的設計也難以轉化為資料中心可部署的運算能力。
問題的核心在於,美國過去長期把封裝視為低附加價值、可外包的後段工序,直到AI晶片需要更高頻寬、更短訊號距離與更大尺寸整合時,才發現封裝已從「收尾」變成「主戰場」。臺積電CoWoS之所以成為焦點,不只是因為產能喫緊,而是它代表了一整套技術、設備、材料、客戶協作與量產經驗的累積。報導中提到臺積電在全球先進封裝市場佔比極高,且產能落後需求,正說明瓶頸不是單靠資金投入就能立即補上。即使美國在亞利桑那州推動晶圓製造,若先進封裝仍需送回臺灣,供應鏈風險與時程壓力就仍未真正解除。
因此,這則新聞的深層意義不只是「美國更依賴臺積電」,而是全球AI產業正在重新定義半導體權力的分佈。誰掌握封裝,誰就更接近掌握AI算力擴張的節奏。對美國而言,問題診斷已相當清楚:補強製造固然重要,但若忽略封裝研發、試產線、材料生態與人才培育,就可能只是把缺口從前段製程移到後段整合。對臺灣而言,這既是戰略優勢,也是地緣風險被進一步放大的訊號。
這則新聞真正值得注意的地方,不只是「臺積電很重要」這個已被反覆驗證的結論,而是美國在AI供應鏈上的依賴,已從先進製程進一步延伸到先進封裝。過去外界談半導體競爭,多半聚焦在誰能做出更小線寬、更高效能的晶片;但AI運算需要的不只是單顆晶片性能,而是把運算晶片、高頻寬記憶體與多個元件整合在同一模組中,讓資料能更快流動。當傳統微縮效益放緩,封裝就從過去被視為後段、低附加價值的環節,轉變為決定AI晶片能否量產、能否放大效能的核心技術。
這也解釋了為何美國即使透過晶片法投入龐大資源,仍難以短時間降低對臺灣的依賴。建晶圓廠是一回事,建立完整先進封裝生態系又是另一回事。原文提到,臺積電不僅替輝達等公司製造尖端晶片,也幾乎包辦這些晶片的封裝,且主要供應商與合作夥伴多在臺灣。這代表美國若只把政策焦點放在前段製造,卻忽略封裝、材料、設備、基板與量產經驗,就可能出現「晶片在美國生產,仍要送回臺灣完成關鍵整合」的情況。臺積電亞利桑那廠預計要到2028或2029年才導入CoWoS,也凸顯先進封裝並非能靠補助立即複製。
更深層的問題在於,AI競賽已把半導體供應鏈的瓶頸重新排序。臺積電CoWoS產能落後需求,意味著即便輝達等公司設計出更強大的AI平臺,最終能交付多少算力,仍受封裝產能限制。對美國而言,這不只是產業政策問題,也是地緣風險管理問題;對臺灣而言,則是在全球AI浪潮中取得更高戰略位置。未來美國、英特爾、應用材料與日本、澳洲等業者加速投入封裝,未必會立刻削弱臺積電優勢,但會使先進封裝成為下一輪半導體競爭的主戰場。
這則報導揭示的風險,不只是美國AI供應鏈「又多一個瓶頸」,而是先進製程之外,真正決定AI晶片能否大量交付的關鍵環節高度集中在臺灣。臺積電不僅為輝達等業者生產尖端晶片,也幾乎包辦相關先進封裝,且主要供應商與合作夥伴多在臺灣。這代表即使美國透過晶片法補助本土製造,若封裝能力未同步落地,晶片仍可能必須送回臺灣完成後段整合,地緣政治、產能排程、物流與政策變動都會成為AI產業的系統性風險。
對美國而言,最大問題在於政策投入與產業缺口之間存在時間差。亞利桑那廠即使推進,CoWoS等先進封裝技術也預計要到2028年或2029年才導入;而當前AI需求已使臺積電產能追不上訂單。若封裝產能持續落後,雲端服務商、AI晶片公司與下游客戶都可能面臨交期拉長、成本上升與產品節奏受限。更重要的是,美國過去長期將封裝視為低附加價值環節並外包,如今要重建人才、設備、材料與研發生態,不可能單靠補助或關稅快速補齊。
對臺灣而言,這種高度依賴既是戰略價值,也是壓力來源。臺積電在先進封裝的領先讓臺灣成為全球AI競賽不可繞過的節點,但也意味著任何產能喫緊、供應鏈中斷或區域安全疑慮,都會被放大為全球科技風險。若美國、日本與英特爾、應用材料等企業加速補強封裝能力,短期可降低單點脆弱性,長期也可能改變臺灣在後段製程的獨佔優勢。因此,臺灣的挑戰不只是擴產,而是如何在需求高峯中維持技術領先、供應鏈韌性與國際信任。
對美國而言,這則報導的提醒在於,半導體自主不能只看晶圓製造,還必須把先進封裝、基板、設備、材料與研發試產線納入同一套供應鏈戰略。晶片法雖已推動本土製造投資,但若先進晶片仍須送回臺灣完成CoWoS等封裝,風險並未真正分散。後續政策應避免因政權更替而中斷關鍵研發佈局,尤其是封裝技術需要長期累積、客戶驗證與上下游協作,並非單靠關稅或短期談判即可補齊。英特爾、應用材料等企業加速投入,顯示美國產業界已意識到瓶頸所在,但要從約略邊緣角色走向可承接AI大規模需求,仍需時間與穩定政策支持。
對臺灣與臺積電來說,先進封裝成為AI競賽的核心瓶頸,既是戰略價值提升,也是壓力來源。全球客戶對臺積電依賴加深,會強化臺灣在科技供應鏈中的不可取代性,但也可能讓地緣政治風險、產能分配與海外設廠要求同步升高。後續觀察重點包括:臺積電CoWoS產能擴張是否能縮小供需落差、亞利桑那廠導入封裝技術的時程是否順利、美國本土封裝生態能否形成實際量產能力,以及日本、澳洲新創與其他聯盟是否能提出可被大廠採用的新方案。若先進封裝持續集中於臺灣,AI產業的算力擴張速度將受制於單一關鍵環節;若多地供應鏈逐步成形,則可能降低系統性風險,但也會改變臺灣在全球半導體分工中的談判位置。