【科技小辭典】CoWoS是什麼？台積電如何引領半導體產業新世代發展

記者彭夢竺／整理報導

隨著AI浪潮席捲全球，對於半導體晶片的需求不斷攀升，其中一項關鍵技術——CoWoS先進封裝，正成為半導體產業鏈的熱門話題。這項由台積電主導的技術，不僅大幅提升晶片效能與整合度，更為台灣帶來龐大的商機。到底是什麼？《科技島》幫大家整理。

CoWoS的起源與核心

CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）是一種先進的半導體封裝技術，是為了解決高效能運算（HPC）與 AI 晶片運算需求而誕生，由台積電主導開發，其核心是將多個晶片（如CPU、GPU、記憶體等）先堆疊在矽晶圓上方（Chip-on-Wafer，CoW），再將整個堆疊好的晶圓封裝於基板上（Wafer-on-Substrate，WoS），形成2.5D或3D結構。

這種技術能大幅提升晶片間的連接密度、提升運算速度、縮短訊號傳輸距離、降低功耗，並提升系統效能，特別適合高效能運算、AI、數據中心、5G與通訊、雲端伺服器處理器、自駕車等應用，是現代AI、資料中心等應用的關鍵技術之一。

CoWoS在台灣的應用

台灣目前是全球CoWoS技術與產能最完整的生態系統所在地，從晶圓製造、封裝測試、基板、材料、設備到人力資源幾乎一條龍。台積電是技術的領導者，也是最大產能提供者，台積電在嘉義科學園區、台中及其他地區的先進封裝廠的擴建，正加速CoWoS產能，以滿足全球日益增長的AI晶片需求。

AI與高效能運算：CoWoS可以把GPU、AI加速器與高頻寬記憶體（HBM）緊密整合，提供強大運算力與資料吞吐能力，成為AI伺服器、資料中心、雲端運算等領域的關鍵技術。

5G與通訊：5G基站、資料中心、網路設備等需要高速、低延遲的晶片解決方案，CoWoS技術能滿足這些需求。

自駕車與車用電子：自駕車需即時處理大量感測器資料，CoWoS可提供高效能、高可靠性的運算平台。

IoT與消費電子：雖然目前以高階運算為主，但隨著技術成熟與成本下降，未來也有機會應用於消費性電子產品。

CoWoS技術的關鍵客戶

台積電的CoWoS先進封裝技術主要客戶涵蓋全球科技與半導體大廠，如輝達（NVIDIA）、超微（AMD），市場上也有傳聞有其他北美、歐洲大型科技公司及IC設計公司積極爭取CoWoS產能，但主要訂單仍集中國際知名大廠。

輝達（NVIDIA）：AI晶片龍頭，目前是台積電CoWoS最大客戶之一，尤其針對其AI加速器（如Hopper、Blackwell系列）大量採用CoWoS先進封裝。
超微（AMD）： AI與高效能運算晶片需求強勁，持續擴大CoWoS訂單。
蘋果：雖以InFO技術為主，但部分高階產品也會採用台積電先進封裝產能。
博通：網路與資料中心晶片需求大，積極搶占CoWoS產能。
AWS：自研AI與伺服器晶片，持續擴大CoWoS訂單。
高通（Qualcomm）：部分高階晶片會採用台積電先進封裝技術。

CoWoS帶動的產業商機

台積電積極擴增CoWoS產能，預計2025年底月產能將超過4萬片，帶動台灣半導體產業從前端製造到後段封測、設備、材料等一條龍供應鏈發展。CoWoS每擴產1萬片，約需15到20台相關設備，帶動台灣本土設備商如弘塑、萬潤、辛耘等營收成長。

日月光、京元電子、精材等封測及設備廠商也因為承接台積電部分高階封測訂單而受惠，提升技術層次與獲利能力。此外，弘塑、萬潤、辛耘、志聖、均豪等提供濕製程、點膠、檢測等關鍵設備與耗材，也成為CoWoS產業鏈的重要一環。

CoWoS面臨哪些挑戰？

儘管CoWoS技術雖已成為AI與高效能運算晶片的主流封裝方案，但也面臨多項技術與產業層面的挑戰。

隨著AI晶片需求提升，CoWoS封裝尺寸不斷增大，因此大幅增加基板製造與良率管控的難度，加上晶片整合密度與功耗持續攀升，遠超過傳統散熱方案的極限，使得液冷、浸入式冷卻等新技術成為必要。在封裝的過程中，助焊劑用於提升微型凸塊與中介層的附著力，但隨著中介層尺寸增大，助焊劑殘留難以完全清除，影響晶片可靠度，台積電正積極開發無助焊劑鍵合技術以解決此問題。

而且，CoWoS封裝結構複雜，良率管控難度高，隨著封裝尺寸與堆疊層數增加，要如何確保裸晶粒的品質、提升測試效率，更是成為一大挑戰。與此同時，面對AI晶片需求暴增，CoWoS產能長期供不應求，即便台積電積極在嘉義、龍潭地區擴廠，但設備、材料、人才等供應鏈能否即時跟上都是挑戰。

總結來說，儘管CoWoS技術仍面臨良率提升、散熱挑戰及高成本等課題，但它對產業帶來的機會與商機絕對毋庸置疑，其在AI、HPC、5G和車用電子等未來科技趨勢中的關鍵地位日益鞏固，隨著技術的持續演進與市場需求的推動，CoWoS將持續成為台灣半導體產業在全球舞台上不可或缺的武器，引領下一個科技世代的發展。

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