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欣興、日月光...「化圓為方」的科技風暴!先進封裝新戰場:CoWoS、CoPoS、CoWoP誰勝出?

圖片來源:Adobe Firefly
摘要

隨著AI晶片與HBM需求激增,先進封裝成為突破製程極限的關鍵。CoWoS已是AI晶片主流封裝;CoPoS透過「化圓為方」提升面板利用率、降低成本;CoWoP則以去基板化縮短傳輸路徑並改善散熱,仍處早期發展。3種技術將依不同應用並行發展,帶動設備、PCB、載板與封測需求,欣興、日月光、志聖等台廠同步受惠。

隨著人工智慧(AI)算力需求迎來大爆發,AI晶片愈做愈大、高頻寬記憶體(HBM)愈放愈多,傳統僅靠半導體製程微縮(如從5奈米推進至3奈米)的物理極限與成本壓力已逐漸壓得產業喘不過氣。當單一晶片無法「獨挑大梁」,市場焦點便全面轉向「多晶片組隊」的先進封裝技術。

在台積電引領的「3D Fabric」技術平台中,大家最耳熟能詳的無非是CoWoS。然而最近,英文名字與其極為相似的「CoPoS」與「CoWoP」,也悄悄成為先進封裝市場的當紅炸子雞。這3項名字讓人一頭霧水的技術,究竟各自在解決什麼痛點?又是哪些台廠設備與材料供應鏈,能一口氣吃下這3波截然不同的先進封裝大商機?本文將為讀者深度解密。

台積電「3D Fabric」技術平台

資料來源:台積電法說會

而在台積電「3D Fabric」技術平台當中,大家最熟悉的其實是CoWoS。不過,英文名字跟CoWoS很像的CoPoS及CoWoP,最近也成為先進封裝市場的焦點。這3個英文名字排在一起,真的很容易讓人一頭霧水。大叔來跟大家分享CoWoS、CoPoS以及CoWoP分別是什麼,並介紹相關的受惠公司。

3種CoWoS各有千秋

我們正式進入主題。CoWoS、CoPoS以及CoWoP這3種先進封裝技術,其實都在解決同一個問題,那就是AI晶片愈做愈大,HBM愈放愈多,導致原本的封裝空間快要不夠用了。

以前半導體提升效能,主要靠製程微縮,從7奈米縮到5奈米,再縮到3奈米。但是電晶體不可能無限縮小,製程愈先進,成本也愈高。所以產業開始換一個方法:一顆晶片扛不動,就多找幾顆晶片組隊,把GPU、CPU等運算晶片,以及HBM,整合在同一個封裝裡面,縮短資料傳輸距離,提高效能、降低耗電,這就是CoWoS崛起的原因。

CoWoS的英文全名是Chip on Wafer on Substrate。簡單來說,就是先把運算晶片和HBM放在中介層上面,再連接到底下的封裝基板。大叔把它比喻成科技園區,GPU是總公司,HBM是隔壁的資料中心。以前大家住在不同縣市,開個會還要上高速公路;現在全部搬到同一個園區,走過一條空橋就能交換資料。

CoWoS結構圖

資料來源:台積電法說會

大家都知道斯斯有2種,而CoWoS分成CoWoS-S、CoWoS-R以及CoWoS-L這3種。CoWoS-S使用矽中介層,也是台積電最早推出的CoWoS版本。輝達H100、H200,以及超微MI300,都使用CoWoS-S。矽中介層的優點,是傳輸速度快、精度高;缺點則是成本比較貴,而且矽的材料比較脆,尺寸放大之後,良率和翹曲問題就會增加。就像家裡全部鋪高級大理石,小坪數看起來很氣派;但如果房子蓋到跟百貨公司一樣大,光看帳單,屋主的血壓就先上去了。

因此台積電又發展出CoWoS-R。CoWoS-R使用重分佈層,也就是RDL,取代整片矽中介層,成本相對較低,封裝尺寸也比較有彈性,目前主要應用在網通設備和邊緣AI。

至於市場現在最關心的,則是CoWoS-L。CoWoS-L把CoWoS-S和CoWoS-R的優點結合起來,需要高速傳輸的地方,使用小塊的局部矽互連,其他區域則使用 RDL。簡單來說,就是客廳鋪大理石,儲藏室不用跟著鋪,把錢花在刀口上。CoWoS-L可以支援更大的封裝尺寸,整合的HBM數量,也能從CoWoS-S的8顆,提高到最多12顆。輝達Blackwell系列就是採用CoWoS-L,因此未來CoWoS的成長重點,不只是產能增加,也包括產品結構從CoWoS-S往CoWoS-L移動。

另外,大叔請研究員整理了CoWoS先進封裝供應鏈的表格,提供給各位投資朋友們參考。

資料來源:大叔研究團隊整理

為何需要CoPoS?

回過頭來說先進封裝技術的發展,如果AI晶片繼續變大,只在CoWoS裡面換材料,可能還是不夠。因為CoWoS目前主要是在圓形晶圓上作業,但晶片和封裝單元大多是方形。把方形東西排在圓形晶圓上,邊邊角角一定會留下空間。這就像在圓形餐桌上擺方形便當盒,中間放得滿滿的,旁邊還是會留下一些三角形空位,看得到卻用不到。

所以產業又開始研究,把CoWoS從圓形晶圓搬到方形面板上,這就是CoPoS。

CoPoS英文全名叫做 Chip on Panel on Substrate,核心概念就是把CoWoS「面板化」。把原本的圓形晶圓,換成尺寸更大的方形面板,透過「化圓為方」,提升面積利用率,一次可以放進更多封裝單元,也有機會降低平均成本。

然而,面板變大之後,新的問題也跟著出現,包括面板翹曲、受熱不均、晶片貼裝精度,以及玻璃基板破裂,都可能影響量產良率。因此CoPoS不只是換一塊比較大的板子,從挑揀、黏晶、清洗、檢測,到壓膜、烘烤和壓合設備,全部都要跟著升級。市場目前關注均華、弘塑、辛耘、萬潤、志聖等設備廠。至於CoPoS的台廠設備供應鏈,可以參考大叔研究團隊整理的表格。

資料來源:大叔研究團隊整理

什麼是CoWoP?

另外,市場傳出輝達正在研究CoWoP先進封裝技術。CoWoP的英文全名叫做Chip on Wafer on PCB。CoWoP的概念,是把傳統封裝基板拿掉,直接把晶片和中介層的組合,安裝到高階PCB上。

傳統CoWoS的訊號,要經過中介層、封裝基板,最後才走到PCB。CoWoP少掉封裝基板之後,有機會縮短訊號與電力傳輸路徑,減少基板損耗,同時改善散熱。就像送一碗滷肉飯給隔壁鄰居,不用再先送到物流中心轉一圈,直接從陽台遞過去就好。

不過,把封裝基板拿掉,很多原本由基板負責的功能,就會轉移到PCB和主機板上。高階PCB的線路精度、平整度、翹曲控制和訊號完整性,都必須提高到接近半導體封裝的等級。這就像原本只會拉家用電線,現在突然被要求拿手術刀幫病人接神經,設備和技術都得重新升級。

目前CoWoP仍在早期測試階段,輝達還沒有正式證實相關技術藍圖。大叔認為,CoWoP 比較有可能與CoWoS並行,而不是馬上把CoWoS的市場整碗端走。市場目前主要關注欣興、臻鼎-KY等高階PCB廠,還有志聖、竑騰等相關設備廠,以及奇鋐、健策等散熱廠。另外,市場傳言日月光旗下的矽品,成為輝達導入CoWoP架構的首選合作夥伴。

至於台廠有哪些公司有機會一次吃到這3種先進封裝商機呢?答案就是半導體及PCB設備廠志聖(2467),還有PCB大廠欣興(3037),以及IC封測龍頭廠日月光(3711)。今天大叔重點來幫大家更新欣興以及日月光的近況還有未來展望。

受惠個股1:欣興(3037)

接著來看個股的部分,首先要介紹的公司是欣興(3037)。欣興是全球最大的IC載板廠,客戶涵蓋蘋果、輝達等國際大廠。從產品結構來看,欣興今年第一季營收有59%來自IC載板、27%來自HDI板,也就是高密度連接板,11%來自傳統PCB,剩下2%來自軟板。至於下游應用方面,電腦占營收比重65%、通訊網路占22%、消費性電子及其他占9%,車用則占4%。

欣興今年第1季營收59%來自IC載板

資料來源:欣興法說會簡報

下游應用方面,欣興電腦占營收比重65%

資料來源:欣興法說會簡報

隨著AI晶片對高階IC載板與PCB的需求暴增,欣興的AI營收占比也一路往上爬。在載板方面,去年AI占比約40%,今年預期大幅提高到60%;傳統PCB的AI相關占比,則將從去年的55%至60%,提升到65%至70%。公司今年的目標,是讓整體AI營收占比超過60%。

欣興表示,先進封裝的型態很多,因此公司提供多元解決方案,希望成為客戶需要封裝材料時,第一個想到的對象。欣興早已打入CoWoS供應鏈,未來的CoPoS與CoWoP,同樣少不了欣興,甚至AMD的EFB,以及英特爾的EMIB,也都與欣興有關。

至於CoWoP,PCB是一大亮點,預計會導入SLP,也就是類載板技術,將線寬線距縮小到10至20微米,讓PCB的線路精度更接近中介層。其中,mSAP(改良型半加成法)製作的PCB,將配置在兩個獨立的7層HDI上,並全面採用銅漿壓合技術。市場也傳出,欣興已經送樣給矽品進行認證。

最後來看業績展望,欣興董事長簡山傑表示,隨著AI新客戶與高階產品陸續放量,加上漲價效益逐步發酵,下半年營運將優於上半年。法人預估,欣興今年EPS約為17元,比去年大增將近3倍。展望2027年,EPS有機會進一步成長到32元。看來AI不只幫晶片加速,也幫欣興的獲利踩下油門。

受惠個股2:日月光(3711)

第2家要介紹的公司是日月光(3711)。日月光是全球最大的半導體封測廠,如果晶片是剛從晶圓廠畢業的大學生,日月光負責的工作,就是幫它穿西裝、做健康檢查,確認沒有問題之後,再送進伺服器上班。

日月光今年第1季營收有6成多來自半導體封測,剩下3成多來自電子代工服務。其中,半導體封測的營收有43%來自通訊、30%來自汽車、消費性電子及其他,剩下27%來自電腦。

至於在電子代工服務方面,消費性電子占營收比重35%、通訊占25%、電腦占15%、工業應用占14%,汽車電子則占9%。

受惠於AI晶片需求強勁,日月光預估今年先進封測營收將達到35億美元,較去年大增119%。其中75%來自先進封裝,剩下25%來自先進測試。換句話說,以前封裝只是幫晶片穿衣服,現在這套衣服不只要合身,還要散熱、傳輸快。衣服愈來愈難做,日月光可以收的工錢自然也愈來愈高。

在先進封裝方面,營運長吳田玉表示,日月光已經投入FOPLP技術超過10年,目前擁有多條不同尺寸規格的量產線。另外,日月光與旗下矽品,也正與AMD合作開發EFB封裝技術。

至於CoPoS,台積電主要負責技術定義與前段開發,日月光則可能扮演把這項技術規模化,推向更多客戶的角色。由於台積電的先進封裝產能,主要優先服務輝達等大客戶,其他AI與高效能運算客戶的CoPoS需求,未來可能由日月光協助承接,就像目前部分CoWoS訂單外溢到日月光一樣。

而CoPoS未來的終極目標之一,是與CPO技術整合。日月光在2025年至2026年持續投入大量資源研發CPO裝置,希望把光學引擎與AI晶片整合在同一個封裝裡。因此,當CoPoS進一步走向光電整合,日月光仍有機會保持領先地位。

最後來看獲利表現。受惠於先進封測需求暢旺,外資預估日月光今年EPS約為17元,較去年成長8成以上。展望2027年,有機會挑戰大賺3個股本。

資料來源:日月光法說會簡報

資料來源:日月光法說會簡報

總結來看,CoWoS是當前已大量商品化並撐起AI市場的主力封裝技術;CoPoS則是「化圓為方」,打破傳統晶圓圓形限制、改採方形面板以提升面積利用率的明日之星;而CoWoP則是大膽嘗試「去基板化」,讓晶片直連高階PCB,以達到極致的散熱與縮短傳輸路徑。

這3項先進封裝技術並非絕對的代際替代關係,更可能因應不同的晶片架構、成本考量與應用場景,在市場上並行共存。

對投資人而言,在這場先進封裝的軍備競賽中,尋找「通吃型」的供應鏈尤為關鍵。IC載板大廠欣興(3037)憑藉其微米級技術,在多種封裝型態中皆不可或缺;封測龍頭日月光投控(3711)則扮演著將新技術規模化、承接外溢訂單的關鍵角色。在AI巨浪持續推波助瀾下,先進封裝不只幫晶片加速,更已為相關供應鏈的獲利踩下油門,後續營運與爆發力值得市場持續關注。

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