最近半導體圈傳出一個消息:台積電啟動了「Glass Substrate Development for CoWoS(CoWoS玻璃基板開發)」計畫,找來日本 ABF 載板大廠 Ibiden(揖斐電)以及面板大廠群創一起合作。
很多投資人看到新聞後第一個反應可能是:
「等等,玻璃?晶片不是都用矽嗎?」
第二個反應則是:
「這是不是代表 CoWoS 快不夠用了,所以要開始準備 CoPoS?」
答案其實是:
很有可能。
而且這件事情的重要性,可能比很多人想像得更大。
因為這不只是換材料而已,而是在替未來 AI 超級晶片鋪路。
今天我們就用「蓋房子」的角度,讓不是半導體工程師的人,也能看懂這場玻璃革命到底在幹嘛。
AI 晶片正在變成一棟摩天大樓
以前的 CPU 很像透天厝。
一顆晶片自己住。
自己吃飯。
自己上班。
大家相安無事。
但 AI 時代來了以後,事情完全不同。
以 NVIDIA 最新的 AI GPU 為例。
裡面已經不是一顆晶片。
而是:
- GPU
- HBM記憶體
- I/O晶片
- 網路晶片
- 電源管理
全部塞在一起。
像一個大型社區。
如果說十年前的晶片是透天厝。
那今天的 AI 晶片已經變成信義區豪宅。
而未來的 AI 晶片甚至會變成台北101。
問題來了。
當房子越蓋越大,最先撐不住的是什麼?
通常不是住戶。
而是地基。
CoWoS其實就是晶片界的豪宅基地
很多人以為 CoWoS 是某種神秘技術。
其實你可以把它想成:
「超高級晶片停車場」。
GPU 停在上面。
HBM 停在旁邊。
然後大家透過超短距離道路互相溝通。
因此 AI 運算速度才能飛快。
但是隨著 GPU 越做越大。
HBM 從:
HBM3
變成 HBM3E
接著 HBM4
HBM4E
未來甚至更多。
整個封裝面積開始暴增。
原本的 CoWoS 地基開始出現問題。
就像原本設計給三層樓的地基。
現在突然要蓋三十層樓。
工程師開始頭痛了。
第一個問題:翹曲(Warpage)
先想像一下披薩。
剛烤好的披薩平平的。
很好切。
但如果烤箱溫度不均勻。
披薩邊緣開始捲起來。
整片變形。
這就叫翹曲。
AI晶片封裝也是一樣。
晶片、載板、封裝材料都有不同熱膨脹係數。
加熱後膨脹不同。
冷卻後收縮不同。
結果整個封裝開始彎曲。
越大的晶片越嚴重。
現在 CoWoS-L 的面積已經接近小型手機。
未來 CoPoS 的尺寸甚至可能更誇張。
如果翹曲失控:
- 良率下降
- 訊號失真
- 焊點裂開
全部一起來。
就像房子地基下陷。
樓再豪華也沒用。
為什麼玻璃能解決翹曲?
因為玻璃超級平。
這不是開玩笑。
顯示器產業研究玻璃幾十年。
玻璃最大的優勢之一就是:
尺寸超大卻能維持平整。
而且玻璃的熱膨脹係數接近矽晶片。
兩者一起受熱時比較同步。
不容易一個往東膨脹。
另一個往西膨脹。
因此翹曲問題大幅改善。
這也是為什麼群創會被找進來。
因為全世界最懂大尺寸玻璃加工的人。
其實就在面板產業。
第二個問題:熱管理
AI 最大敵人其實不是算力不足。
而是發熱。
現在一顆 AI GPU 功耗已經逼近:
1000瓦。
差不多是一台吹風機。
未來甚至可能超過。
如果熱散不出去。
GPU 再強也得降頻。
就像法拉利塞在台北下班車陣。
有馬力也跑不動。
玻璃如何幫忙散熱?
很多人會說:
「玻璃不是隔熱嗎?」
沒錯。
但玻璃基板真正厲害的地方不是自己散熱。
而是它能做出更精準的導熱結構。
因為玻璃表面非常平整。
可以建立更密集的導通孔(TGV)。
也就是 Through Glass Via。
可以想成晶片內部的高速電梯。
熱量與訊號可以透過這些通道快速傳遞。
未來甚至可以把散熱設計直接整合進封裝結構裡。
讓大型 AI 模組的熱量管理更有效率。
第三個問題:訊號傳輸
AI 訓練時最怕什麼?
不是 GPU 不夠快。
而是資料塞車。
就像高速公路。
跑車再多。
如果交流道堵住。
照樣卡死。
未來 GPU 與 HBM 間的資料流量將暴增數倍。
傳統有機基板開始面臨極限。
訊號衰減越來越嚴重。
玻璃基板為什麼更適合高速傳輸?
因為玻璃有兩個優勢。
第一個:
介電損耗低。
白話翻譯:
訊號跑比較遠不容易累。
第二個:
尺寸穩定。
線路可以做得更細。
更密。
更精準。
這就像把原本四線道高速公路。
直接升級成二十線道。
而且車道還更平整。
未來 AI 晶片需要的數十TB/s資料流量。
玻璃基板有機會成為最佳選擇。
第四個問題:供電
現在 AI GPU 已經像怪獸。
每顆都在狂吃電。
問題是:
電不是送到晶片附近就好。
而是要精準送進每個區域。
否則局部電壓下降。
效能就掉下來。
這叫 Power Delivery。
也是未來 AI 封裝最重要課題之一。
ABF載板在這裡扮演什麼角色?
很多人以為玻璃基板會取代 ABF。
其實不一定。
更可能是合作。
ABF 載板就像城市道路。
玻璃基板像高速公路。
兩者分工合作。
ABF 負責:
- 與主機板連接
- 電源分配
- 外部訊號傳輸
玻璃基板負責:
- 超高速內部連接
- 大尺寸支撐
- 高密度訊號路徑
這也是為什麼台積電找 Ibiden。
因為 Ibiden 本來就是全球 ABF 載板龍頭之一。
擁有大量高階封裝經驗。
所以這是在替 CoPoS 做準備嗎?
答案很可能是:
「至少有很高關聯性。」
因為 CoWoS 現在已經接近大型封裝極限。
未來 AI 晶片發展方向只有兩條路。
第一條:
晶片做更大。
第二條:
堆更多晶片。
而 CoPoS(Chip on Panel on Substrate)就是其中一個重要方向。
簡單說。
把原本圓形晶圓思維。
變成面板思維。
利用超大面積封裝。
一次整合更多晶片。
更多 HBM。
更多互連。
這有點像:
把公寓變成購物中心。
把購物中心變成整座城市。
如果未來 CoPoS 真正普及。
面積可能比今天 CoWoS 大好幾倍。
這時候玻璃基板的平整度優勢就會變得極其重要。
因此市場推測:
這次的 Glass Substrate Development 計畫,很可能就是未來 CoPoS 世代的重要前哨戰。
為什麼群創突然變成受惠者?
因為面板廠有一個超級技能。
叫做:
大尺寸玻璃加工。
這正是半導體業過去相對缺乏的能力。
面板產業曾經為了電視與手機發展出:
- 超平整玻璃
- 超大尺寸玻璃
- 精密蝕刻技術
- 高精度搬運技術
這些能力原本看起來跟半導體無關。
但到了 CoPoS 時代。
突然變成寶藏。
就像原本在造船廠工作的人。
突然發現自己會蓋太空船。
因此市場近年一直在討論:
面板廠有機會藉由玻璃基板重新找到第二成長曲線。
投資人該看懂什麼?
如果把 AI 比喻成淘金熱。
那很多人只看到 NVIDIA 在賣鏟子。
其實真正的問題是:
淘金客越來越多。
道路夠不夠寬?
橋樑夠不夠穩?
城市供電夠不夠?
而 CoWoS、CoPoS、玻璃基板、ABF載板,正是這些基礎建設。
未來 AI 晶片不一定輸在 GPU 設計。
反而可能輸在:
「封裝技術跟不上。」
因此這次台積電找上 Ibiden 與群創,不只是材料開發。
更像是在提前建設下一代 AI 超級城市。
當市場還在討論下一顆 AI GPU 會不會更快時。
台積電已經開始研究:
「未來的地基到底要怎麼蓋。」
畢竟再厲害的鋼鐵人。
如果站在爛地板上。
飛不起來。
而玻璃基板,或許就是下一個 AI 時代最不起眼、卻最關鍵的那塊地板。

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