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先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，不僅帶來晶片本身的性能優(yōu)化，更重要的是，它已成為推動(dòng)人工智能（AI）、高效能運(yùn)算（HPC）、5G通訊、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與汽車電子等關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的核心驅(qū)動(dòng)力。在這些領(lǐng)域中，對(duì)性能、功耗、尺寸與成本的嚴(yán)苛要求，使得傳統(tǒng)晶片設(shè)計(jì)與封裝方式逐漸難以滿足，而先進(jìn)封裝則提供了兼顧效能與效率的解決方案。

隨著摩爾定律逼近極限，製程微縮已不足以單獨(dú)支撐半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長。如何在晶片性能、能耗與尺寸之間取得平衡，成為全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的核心挑戰(zhàn)。在此背景下，先進(jìn)封裝走上舞臺(tái)中央，它不僅是補(bǔ)足摩爾定律的「延伸路線」，更是推動(dòng)新一代應(yīng)用持續(xù)演進(jìn)的關(guān)鍵推手。

封裝技術(shù)漸進(jìn)式應(yīng)用

在早期的半導(dǎo)體製造鏈中，封裝的角色被視為晶圓製程完成後的「附屬工序」，主要負(fù)責(zé)將晶片保護(hù)、完成電氣連接並提供散熱。

然而隨著行動(dòng)通訊、人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的普及，系統(tǒng)對(duì)晶片提出更高頻寬、更低延遲與更佳能效的要求，隨著運(yùn)算需求飆升，封裝逐漸演變?yōu)橥苿?dòng)性能與功能提升的核心技術(shù)，從「附屬角色」轉(zhuǎn)型為「性能推進(jìn)器」。

自90年代起盛行的BGA（球柵陣列封裝）與QFP（四方扁平封裝），雖然成功支援當(dāng)時(shí)的PC與消費(fèi)性電子，但卻無法滿足智慧型手機(jī)及高頻應(yīng)用需求。2000年代出現(xiàn)的倒裝（Flip-Chip）與晶圓級(jí)封裝（WLP），有效縮短了訊號(hào)路徑並降低功耗，使得行動(dòng)裝置獲得顯著性能躍升。進(jìn)入2010年代，隨著GPU與伺服器處理器需要處理更龐大的數(shù)據(jù)，2.5D IC與3D IC封裝應(yīng)運(yùn)而生，透過矽穿孔（TSV）與矽中介層，大幅提升記憶體與處理器間的傳輸效率。而2020年代的焦點(diǎn)已轉(zhuǎn)向「異質(zhì)整合」與「Chiplet架構(gòu)」，將不同功能模組（例如邏輯、記憶體、射頻、電源管理）以模組化方式組合，形成高度彈性的系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）。不同階段的技術(shù)演進(jìn)，正是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面對(duì)製程極限與市場需求挑戰(zhàn)時(shí)的積極回應(yīng)。

傳統(tǒng)封裝限制在於功耗密度增加，散熱成為瓶頸；晶片I/O數(shù)量受限於封裝引腳；大型單裸晶片（monolithic die）在良率與成本上面臨挑戰(zhàn)。先進(jìn)封裝的核心技術(shù)可歸納為下列幾種方式：

1.異質(zhì)整合（Heterogeneous Integration）：將邏輯晶片、記憶體、感測器等不同功能模組封裝在單一系統(tǒng)中。

2.高密度互連（High-Density Interconnect, HDI）：透過TSV（矽穿孔）、RDL（再佈線層）、微凸塊（Micro-bump）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更緊密的訊號(hào)傳輸。

3.系統(tǒng)級(jí)封裝（System-in-Package, SiP）：讓多晶片在封裝階段完成系統(tǒng)化，縮短設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的週期。

AI、HPC、5G與物聯(lián)網(wǎng)的核心推手

先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，並非僅是為晶片本身帶來優(yōu)化，更重要的是，它成為了推動(dòng)人工智能（AI）、高效能運(yùn)算（HPC）、5G 通訊、物聯(lián)網(wǎng)（IoT），乃至汽車電子等關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的核心驅(qū)動(dòng)力。在這些領(lǐng)域中，對(duì)於性能、功耗、尺寸和成本的嚴(yán)苛要求，使得傳統(tǒng)的晶片設(shè)計(jì)和封裝方式難以滿足，而先進(jìn)封裝恰好提供了完美的解決方案。

AI與HPC驅(qū)動(dòng)高效能

人工智能與高效能運(yùn)算的快速發(fā)展，正將全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)推向新一波的效能革命。隨著AI模型規(guī)模從百萬級(jí)參數(shù)一路躍升至兆級(jí)，對(duì)GPU與TPU的記憶體頻寬提出前所未有的嚴(yán)苛要求；而HPC系統(tǒng)需要整合數(shù)以千計(jì)的處理器與加速器，互連延遲與功耗管理成為瓶頸。由於傳統(tǒng)的單晶片架構(gòu)已難以負(fù)荷龐大的運(yùn)算需求，先進(jìn)封裝技術(shù)脫穎而出，成為支撐AI與HPC的核心基礎(chǔ)設(shè)施。

AI與HPC是先進(jìn)封裝的最大受惠者，因?yàn)檫@兩個(gè)領(lǐng)域需要極致的運(yùn)算效能與高頻寬記憶體存取，而2.5D與3D封裝是現(xiàn)階段最關(guān)鍵的解決方案。透過矽中介層，邏輯晶片與高頻寬記憶體（HBM）得以緊密整合，使資料傳輸速率突破每秒1TB，顯著提升AI模型訓(xùn)練與推論效率。舉例來說，臺(tái)積電的CoWoS技術(shù)已成為NVIDIA與AMD高階AI加速器的標(biāo)配，英特爾則以Foveros技術(shù)推動(dòng)3D堆疊架構(gòu)，透過垂直整合降低延遲並優(yōu)化功耗。這些創(chuàng)新方案使得AI模型能更快完成訓(xùn)練，同時(shí)也讓HPC系統(tǒng)能在龐大處理器陣列中維持高效能協(xié)作。

另一股重要趨勢是Chiplet架構(gòu)。與其冒險(xiǎn)生產(chǎn)龐大且高風(fēng)險(xiǎn)的單一晶片，Chiplet採取模組化設(shè)計(jì)，不同功能的模組可在各自最佳化製程下製造，再透過先進(jìn)封裝進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)整合。這種設(shè)計(jì)不僅降低大晶片的良率風(fēng)險(xiǎn)與製造成本，還能提供高度彈性，讓晶片設(shè)計(jì)如同「樂高積木」般自由組合。臺(tái)積電的SoIC以及英特爾的Foveros，皆展現(xiàn)出晶片設(shè)計(jì)邁向平臺(tái)化、模組化的未來走向。

在AI與HPC的應(yīng)用場域中，可見高頻寬（>1TB/s）、低延遲（奈秒等級(jí)）、高良率（降低大晶片製程風(fēng)險(xiǎn)）、高散熱效率（功耗>500W的AI晶片需特殊散熱設(shè)計(jì)），已成為封裝的四大基本需求。以AI為例，兆級(jí)參數(shù)模型的記憶體需求已超越傳統(tǒng)單晶片架構(gòu)的上限，唯有藉助2.5D/3D封裝與Chiplet架構(gòu)，才能持續(xù)推動(dòng)生成式AI與大模型的進(jìn)展。對(duì)於HPC而言，超級(jí)電腦的效能提升仰賴數(shù)千個(gè)處理器間的協(xié)同運(yùn)作，先進(jìn)封裝縮短了互連距離，提升了系統(tǒng)可擴(kuò)展性與運(yùn)算密度。

整體而言，先進(jìn)封裝技術(shù)已從過去被視為「後端製程」的配角，轉(zhuǎn)型為驅(qū)動(dòng)下一世代算力的前線主角。隨著AI與HPC不斷挑戰(zhàn)運(yùn)算極限，臺(tái)積電的CoWoS與SoIC、英特爾的Foveros、三星的H-Cube等方案，正重塑全球半導(dǎo)體的競爭版圖。先進(jìn)封裝不僅是晶片效能優(yōu)化的技術(shù)突破，更是開啟數(shù)位經(jīng)濟(jì)與智慧應(yīng)用新時(shí)代的關(guān)鍵引擎。

圖一 : 藉助2.5D/3D封裝與Chiplet架構(gòu)，能夠持續(xù)推動(dòng)生成式AI與大模型的進(jìn)展。

5G通訊帶來的挑戰(zhàn)

在5G時(shí)代，高頻、高速與低延遲的通訊需求對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)帶來前所未有的挑戰(zhàn)，而先進(jìn)封裝技術(shù)正是推動(dòng)其發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。其中，系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）能將天線模組、射頻前端（RF front-end）與基頻晶片整合於單一微型封裝，不僅縮小模組體積、利於智慧型手機(jī)與基地臺(tái)的高度整合，也能優(yōu)化電氣性能、降低訊號(hào)損耗，大幅提升5G通訊效率。

隨著基站與終端裝置需同時(shí)支援毫米波高頻段與低延遲傳輸，扇出型晶圓級(jí)封裝（FOWLP）和天線封裝（AiP）成為不可或缺的技術(shù)。FOWLP省去傳統(tǒng)基板設(shè)計(jì)，直接在晶圓上形成再佈線層，不僅能降低訊號(hào)傳輸損耗，也有效縮小封裝體積；AiP則將天線直接整合於封裝中，滿足毫米波所需的高頻通訊特性，特別適用於5G智慧手機(jī)與小型基地臺(tái)。由於毫米波頻段需依賴高頻高速的射頻元件，基站晶片亦須同時(shí)整合射頻、數(shù)據(jù)處理與電源管理等多模組功能，進(jìn)一步凸顯先進(jìn)封裝在5G生態(tài)系中扮演的關(guān)鍵角色。

物聯(lián)網(wǎng)裝置與邊緣運(yùn)算

在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）裝置的發(fā)展中，微型化與超低功耗為核心需求。無論是智慧手錶、醫(yī)療感測器，還是智慧家電，都需要在有限的體積內(nèi)整合MCU、感測器與無線模組。這正是先進(jìn)封裝技術(shù)發(fā)揮關(guān)鍵作用的領(lǐng)域。系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）能將多種異質(zhì)元件整合於單一模組中，使得如米粒般大小的封裝即可具備完整系統(tǒng)功能，同時(shí)透過低功耗設(shè)計(jì)延長電池壽命，也能夠契合IoT生態(tài)系的快速擴(kuò)張。

此外，裝置對(duì)尺寸、功耗與成本的敏感度極高，傳統(tǒng)封裝方式逐漸難以滿足需求。扇出型封裝（Fan-out Package）、晶片堆疊等先進(jìn)技術(shù)則能進(jìn)一步縮小封裝體積、降低功耗，並提升異質(zhì)整合度，讓穿戴式裝置與智慧感測器能兼顧功能與便攜性。隨著邊緣運(yùn)算的興起，終端設(shè)備需承擔(dān)更多數(shù)據(jù)的即時(shí)處理任務(wù)，這對(duì)運(yùn)算效能提出新要求，也進(jìn)一步推動(dòng)先進(jìn)封裝技術(shù)在IoT領(lǐng)域的應(yīng)用。

相較於5G與HPC領(lǐng)域?qū)O致效能的追求，IoT裝置更注重低功耗、小型化與高整合度。因此，先進(jìn)封裝不僅是支撐IoT規(guī)模化發(fā)展的關(guān)鍵，也是驅(qū)動(dòng)邊緣運(yùn)算落地與普及的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

汽車電子的嚴(yán)格要求

隨著電動(dòng)車和自駕技術(shù)的發(fā)展，汽車對(duì)半導(dǎo)體晶片的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，並且對(duì)可靠性、安全性和長期穩(wěn)定性有著極為嚴(yán)格的要求。先進(jìn)封裝在車用感測器、車載資訊娛樂系統(tǒng)、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）以及電動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的功率模組中扮演著越來越重要的角色，提供更耐用、更可靠且高效能的解決方案。

汽車產(chǎn)業(yè)正處於「電動(dòng)化」與「智慧化」的雙重轉(zhuǎn)型期，這不僅改變了整車製造模式，也讓半導(dǎo)體元件的重要性前所未有地提升。根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)IHS Markit 預(yù)估，汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模將從2023年約530億美元，成長至2030年超過1,100億美元，年複合成長率（CAGR）約達(dá)10%，其中先進(jìn)封裝技術(shù)的應(yīng)用佔(zhàn)有舉足輕重的角色。

在電動(dòng)化方面，動(dòng)力控制系統(tǒng)是最關(guān)鍵的應(yīng)用之一。隨著碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）等寬能隙半導(dǎo)體材料廣泛導(dǎo)入，功率模組能在高壓與高溫條件下高效運(yùn)作。根據(jù)Yole Intelligence報(bào)告，車用SiC功率元件市場預(yù)計(jì)將從2022年的約15億美元，躍升至2028年的超過80億美元。然而，這些元件對(duì)封裝的散熱能力、可靠度與高電流承載能力提出更嚴(yán)苛要求，傳統(tǒng)封裝方式已經(jīng)無法滿足，必須仰賴專為功率元件設(shè)計(jì)的先進(jìn)模組封裝方案。

在智慧駕駛領(lǐng)域，自動(dòng)駕駛與先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）對(duì)運(yùn)算能力需求快速上升。汽車需要即時(shí)處理來自雷達(dá)、光達(dá)與攝影機(jī)等感測器的龐大數(shù)據(jù)，因此高效能 AI 晶片的導(dǎo)入勢在必行。這些晶片常透過2.5D或3D封裝技術(shù)整合 GPU 與專用加速器，以滿足低延遲與高安全性的要求。市調(diào)數(shù)據(jù)顯示，ADAS半導(dǎo)體市場將從2023年的210億美元成長至2030年的500億美元以上，封裝技術(shù)的創(chuàng)新將是支持其規(guī)模擴(kuò)張的重要基礎(chǔ)。同時(shí)，小型化的系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）在感測器融合模組中也逐漸普及，使得汽車能在有限空間內(nèi)整合更多功能。

圖二 : 現(xiàn)今汽車對(duì)半導(dǎo)體晶片的需求增長，並對(duì)可靠性、安全性和長期穩(wěn)定性有著極為嚴(yán)格的要求。

如今車聯(lián)網(wǎng)（V2X）技術(shù)正逐步商用化，預(yù)計(jì)到2030年將有超過 70%的新車配備V2X通訊功能。這類應(yīng)用對(duì)射頻模組的低功耗與高可靠度要求極高，特別是在高速移動(dòng)與嚴(yán)苛環(huán)境下的長時(shí)間運(yùn)作。先進(jìn)封裝不僅能提升射頻模組的效能與整合度，更確保其在高溫、震動(dòng)與長期使用條件下仍能保持穩(wěn)定。

綜合來看，先進(jìn)封裝對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越效能提升，它是驅(qū)動(dòng)車輛安全、可靠與智慧化發(fā)展的根本。無論是強(qiáng)調(diào)高電流承載與散熱的功率模組，支撐感測器融合的小型化SiP，還是推動(dòng)自駕運(yùn)算平臺(tái)的GPU與AI加速器異質(zhì)整合，先進(jìn)封裝正成為汽車半導(dǎo)體市場持續(xù)成長的關(guān)鍵引擎，並將在未來十年塑造全球智慧交通的競爭版圖。

先進(jìn)封裝技術(shù)發(fā)展走向

觀察先進(jìn)封裝技術(shù)的演變，先進(jìn)封裝將不再只是晶片製程的延伸，而是推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)突破的核心引擎。隨著摩爾定律漸近極限，異質(zhì)整合、多晶片模組（Chiplet）、3D堆疊與先進(jìn)散熱解決方案將成為主流，帶動(dòng)更高效能、更低功耗與更靈活的設(shè)計(jì)。預(yù)估先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展將朝向三大方向邁進(jìn)：

1.Chiplet標(biāo)準(zhǔn)化與建立生態(tài)系：透過Universal Chiplet Interconnect Express（UCIe）標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)跨廠商互通，將不同來源的Chiplet將能互相組合，類似積木般打造客製化晶片系統(tǒng)，帶動(dòng)新一波創(chuàng)新。

2.AI輔助封裝設(shè)計(jì)：封裝設(shè)計(jì)越來越複雜，未來將仰賴AI進(jìn)行模擬與優(yōu)化，提升散熱效率、降低延遲，並縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)週期。

3.永續(xù)低碳封裝：在ESG浪潮推動(dòng)下，低碳材料、封裝回收與能源效率將成為廠商競爭的新焦點(diǎn)，先進(jìn)封裝也將扮演「綠色半導(dǎo)體」的重要角色。

綜觀先進(jìn)封裝的發(fā)展趨勢，可以看出它的角色已不再侷限於傳統(tǒng)「後段製程」的輔助定位，而是躍升為驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體創(chuàng)新與應(yīng)用落地的戰(zhàn)略核心。無論是支撐AI與HPC的極限運(yùn)算，推動(dòng)5G與IoT的大規(guī)模連結(jié)，還是守護(hù)汽車電子提高安全性與可靠度，先進(jìn)封裝皆已成為不可或缺的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

結(jié)語

展望未來，隨著Chiplet與異質(zhì)整合技術(shù)逐漸成熟，先進(jìn)封裝扮演的不只是補(bǔ)足摩爾定律的替代方案，而是開啟後摩爾時(shí)代的產(chǎn)業(yè)核心引擎。它將持續(xù)推動(dòng)系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新，縮短技術(shù)落地的距離，加速新一代應(yīng)用的普及。換言之，封裝將逐步從「技術(shù)支援」演變?yōu)椤府a(chǎn)業(yè)核心」，成為站上產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型浪潮最前線的推手，帶領(lǐng)全球半導(dǎo)體開啟下一個(gè)黃金時(shí)代。