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先進封裝是什麼:多顆晶片怎麼排、怎麼接

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先進封裝是把晶片接線做得更密、路徑更短的封裝方法,最典型的是把多顆晶粒放進同一個封裝,透過封裝內的互連組成一個系統1。晶粒是從晶圓切下、還沒封裝的晶片本體。AI 加速器把運算晶粒和多組高頻寬記憶體 HBM 封在一起,靠的就是先進封裝4;新聞常見的 2.5D、3D 與扇出,都是它的做法。

封裝只是外殼嗎

晶片在晶圓廠做完後,晶粒內部的訊號與電力要有路徑通到外面,晶粒要被保護,熱也要導出去,這道工序叫封裝3。封裝除了外殼,更關鍵的是接線。傳統封裝的接點從封裝兩側、四邊,一路走到錫球鋪滿底面4。

先進封裝在這條路上再加一層,處理好幾顆晶片在同一個封裝裡怎麼高密度互連4。最底層仍靠錫球接上主機板,傳統封裝也還在用,選哪一種是成本與效能的取捨4。

為什麼要把晶片拆開再拼回來

曝光機能做的單顆晶粒上限約 858 平方毫米,NVIDIA H100 的晶粒已做到 814 平方毫米,面積越大,撞上製造缺陷的機率越高4。

小晶片 chiplet 的做法,是把做不大的晶片拆成幾顆,再在封裝裡拼回來。切小後每一顆的良率回升,不同功能也能挑各自合適的製程3。這像把不同專長的工作室搬進同一棟大樓,封裝裡的互連就是走廊與電梯;工作室之間要先約好介面、供電與測試方式,拼起來才能像一顆晶片運作。

先進封裝有哪幾種做法:2.5D、3D 與扇出

多顆晶片的排法有兩個方向。三星的封裝產品線就這樣分:I-Cube 水平並排,X-Cube 垂直堆疊2。並排且連線密度遠高於傳統平面封裝,但還沒疊起來的,叫 2.5D;往上疊的叫 3D3。扇出則是另一條線,處理接點怎麼拉出晶粒。

先進封裝排法對照示意圖。傳統封裝是一顆晶粒接上載板;2.5D 把運算晶粒與 HBM 並排在中介層上;3D 把記憶體晶粒一層層往上疊;兩種合用時,疊好的 HBM 再和運算晶粒並排;示意,不按比例

2.5D:晶片並排,靠中介層或矽橋接線

並排的晶片之間要拉上成千上萬條細線,一般有機載板做不到這麼細,所以中間墊一層中介層,晶粒以微凸塊接進去,由中介層的細線橫向繞線,再往下接到封裝載板4。台積電(2330)的 CoWoS 就是以中介層整合多顆晶片的封裝家族4。

橋接則不用整片矽中介層,只在晶粒相鄰處放一小塊矽橋。英特爾的 EMIB 把矽橋埋進有機封裝基板,連接邏輯晶粒,或連接邏輯晶粒與 HBM1。

3D:晶片往上疊

HBM 是最典型的 3D 堆疊:最下面是負責控制與連接的基底晶粒,上面疊著一層層減薄的 DRAM,每層打矽通孔貫穿,再用微凸塊接起相鄰兩層4。資料不必從晶片邊緣繞出去,路徑短、頻寬高、功耗低3。

邏輯晶片也能疊。英特爾的 Foveros Direct 用銅對銅的混合鍵合,把小晶片疊在本身也有電路的基底晶粒上1。混合鍵合拿掉晶粒之間的金屬凸塊,直接以介電質與嵌在其中的銅接點接合兩片矽,互連間距可壓到 10 微米以下3。

兩種排法可以合用

把 HBM 放在運算晶粒旁邊的 2.5D 封裝,可以看成兩種排法合用:HBM 內部是 3D 堆疊,整組再和運算晶粒並排在中介層上4。英特爾的 EMIB 3.5D 也在同一個封裝裡結合 EMIB 與 Foveros1。

扇出:把接點拉到晶粒外面

扇出屬於晶圓級封裝,在整片晶圓上完成封裝後才切割3。最早的扇入把接點全排在晶粒面積之內,能放的接點有限;扇出用模塑材料包住晶粒,在表面做重佈線層,把接點拉到晶粒範圍外,可以減少甚至取消封裝基板3。2.5D 用的重佈線層也從這一支發展而來3。改用面板當載體做扇出,就是面板級扇出封裝 FOPLP。

做法晶片怎麼放晶片之間靠什麼接新聞裡的例子
2.5D 中介層並排微凸塊接進中介層,由中介層的細線橫向繞線台積電 CoWoS
2.5D 矽橋並排只在晶粒相鄰處放的小塊矽橋英特爾 EMIB
3D 堆疊往上疊矽通孔加微凸塊,或混合鍵合HBM、英特爾 Foveros Direct、三星 X-Cube
兩種合用並排加堆疊以上兩類一起用搭 HBM 的 AI 加速器、英特爾 EMIB 3.5D
扇出晶粒包在模塑材料裡表面的重佈線層把接點往外拉面板級扇出 FOPLP

AI 晶片為什麼讓先進封裝變重要

AI 晶片在面積與記憶體都碰到限制。NVIDIA B200 把兩顆各約 800 平方毫米、都已貼近上限的晶粒封裝在一起,對軟體來說仍是一顆 GPU4。GPU 算得越快越需要資料,HBM 因此要搬到 GPU 旁邊,靠封裝拉上高頻寬、低延遲的連線4。

吃緊的是高階產能。日月光投控(3711) 2025 年報寫,整體封測產能沒有全面不足,結構性吃緊集中在 2.5D、3D 這類先進封裝,以及大型、高複雜度封裝的良率與交付5。

誰在做先進封裝的哪一段

做先進封裝的公司可分兩類來看。一體化廠自己有晶片製程,晶片和封裝一起設計,例如台積電、英特爾、三星;獨立封測廠承接晶圓廠釋出的封裝工作,也用自家平台承接非旗艦的 AI 晶片4。

  • 台積電:晶圓代工廠,2025 年報寫持續開發 CoWoS 等先進封裝技術,並擴大嘉義與台南的先進封裝產能5。
  • 日月光投控:獨立封測廠,2025 年報寫先進封裝服務營收由 2024 年新台幣 188 億元增至 502 億元,占封測營收由 6% 升到 13%5。
  • 力成(6239):做記憶體與邏輯元件的封裝測試,2025 年報把面板級扇出列為技術方向,並自述這項產能遠低於客戶需求5。
  • 京元電子(2449):做封裝前後的測試。多顆晶粒封在一起前每顆都要先測好,一顆壞掉,整個封裝都可能報廢。
  • Amkor:美國封測廠,已為輝達的資料中心處理器做先進封裝;輝達以預付款支持它擴充美國產能,之後雙方再簽南韓協議,依 Amkor 公司稿,兩地多年協議合計 30 億美元6。

以上是各家做的環節,不等於已證實的訂單或獲利。

延伸閱讀

來源

  1. Intel Advanced Packaging Innovations,英特爾官方封裝技術介紹。↩
  2. Samsung Package Technologies,三星官方封裝技術介紹。↩
  3. 十種封裝技術其實只有四個層級,Trend Core 免費研究頁,2026-08-11 發布。↩
  4. 先進封裝全景地圖,Trend Core 免費研究頁,2026-07-23 發布。↩
  5. 台灣先進封裝擴產卡在四道工程閘,Trend Core 付費研報,2026-08-24 發布,引用段落位在付費牆之前。↩
  6. 輝達預付款訂 Amkor 封裝產能,Trend Core 追錢系列免費頁,2026-10-27 發布。↩

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