3D IC搶2.4兆大餅

理財周刊/新聞中心 2025-10-01 14:15

全球先進封裝市場2030年將成長至790億美元(約2.4兆台幣),台積電與日月光率台廠成立3D IC先進封裝製造聯盟,打造全球最完整產業生態系。

3D IC的核心概念,是將不同功能、不同晶片或不同層次的電路,在垂直方向上堆疊,再透過垂直互連如TSV或copper-copper鍵合、晶圓鍵合等手段來互通。相較於純粹的2D平面設計,它帶來幾項潛在優勢:(1)縮短互連距離、降低延遲,(2)降低功耗,(3)空間與體積縮小,(4)異質整合/工藝節省,(5)高頻寬互連能力。

不過,技術上也有一些挑戰要克服:(1)熱管理/散熱瓶頸,(2)良率與製程複雜性,(3)設計難度與EDA工具支援,(4)標準化與互通性。總之,3D IC的誘因是強大的性能與整合潛能,但要全面落地,必須跨越熱、良率與設計支援這三大難題。

關於「3D IC」的兩個版本

關於「3D IC」,業界常提的有兩個主要版本:(1)TSV/封裝型3D IC:利用TSV(矽穿孔)或中介層,把已完成的晶片或記憶體堆疊起來。適合記憶體+邏輯,或異質晶片組合。已有商業應用,量產可行,代表作是HBM高頻寬記憶體(GPU上已量產)、台積電的CoWoS+SoIC混合方案、三星的3D DRAM。缺點是成本高、熱問題還沒完全解決。(2)Monolithic 3D IC(單晶層堆疊型):不是把「完成的晶片」堆起來,而是直接在同一晶圓上,層層長出新的電晶體/電路(低溫沉積或再生長技術),理論上密度最高、互連最短。如果成熟,可以徹底延伸摩爾定律。但目前仍停留在實驗與小規模示範,尚未商用,其中的代表是研究中的「Monolithic 3D integration」(低溫再生長)。

3D IC何時能「真正量產」?現在能落實的,多集中在記憶體堆疊與先進封裝,已形成營收。在HBM記憶體堆疊,透過TSV技術堆疊DRAM、輝達GPU、AI加速器已大量使用,屬於最成熟、最具規模的3D IC應用。台積電的SoIC/3DFabric已能提供wafer-on-wafer、die-on-wafer的3D整合。現階段主要用於HPC、AI伺服器晶片,良率與成本仍受控於高階客戶。

三星、英特爾vs.台積電

三星的3D Cube:宣布silicon-proven,鎖定HPC與AI,強調邏輯+記憶體堆疊。Intel Foveros(雖嚴格算2.5D/3D混合):已應用於Meteor Lake,算是過渡型態的3D整合。2027-2030年第一波「真正的邏輯+記憶體單晶層堆疊」產品有望量產。

3D IC成為AI/HPC晶片差異化武器。2030年後,如果Monolithic 3D(低溫沉積,直接在晶圓上長多層電晶體)成熟,將可能成為摩爾定律續命的主流。若未成熟,2.5D/Chiplet+混合封裝仍會長期共存。

台積電在高端HPC、AI的3D封裝已經落實,是目前最穩定的路線。三星最大優勢是「邏輯+自家記憶體」的垂直整合,若能成功,可能在AI、記憶體市場有爆發力。英特爾已量產Foveros,但還偏「過渡型3D IC」,要真正挑戰需要製程和客戶支持,而當前已經有美國政府與輝達的入股,又傳尋找蘋果入股,不能小看川普的半導體返美製造的決心。

圖片來源:freepik

3D IC先進封裝聯盟漣漪擴散

台積電與日月光帶頭牽起生態圈,成立3D IC先進封裝聯盟,串聯產業鏈合作,有助於減少跨公司技術接口摩擦,提升設計、量測、製程共通性,是3D IC從研發轉商業化關鍵一環,已經吃到AI加速器(GPU/AI ASIC)的紅利,記憶體已經是3D結構最大規模應用(3D NAND、HBM),未來會繼續引領量產。下一個目標HPC(科學計算、資料中心)的商機,將是3D IC擴散最快的戰場。長期著眼在手機SoC,封裝型3D(InFO/SoIC混搭)可能2027年後逐步落實,但成本壓力大。

短、中、長期投資策略

投資策略:短期看台積電(SoIC/CoWoS擴產)與ABF三雄(報價與產能),設備往往領先終端一到三季,中期觀察缺料的HVLP、高階CCL、PSPI認證與擴產進度,屬於高黏著度與高毛利,長期著眼於電力機房架構(HVDC、液冷標準化)重塑資料中心供應鏈。

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