AI芯片先进封装技术：台积电、英特尔与三星的三足鼎立

在AI芯片迅猛发展的浪潮中，GPU、AI ASIC等高性能计算核心，以及高带宽内存HBM，正成为采用2.5D/3D封装技术的高端产品的主力。先进封装平台对于提升器件性能与带宽至关重要，其重要性已使其成为半导体领域最热门的话题，热度甚至超越了以往的尖端工艺节点。

近期，有关英特尔先进封装技术EMIB正被科技巨头苹果和高通评估的消息引发广泛关注：苹果在招聘信息中，寻求熟悉CoWoS、EMIB、SoIC、PoP等技术的DRAM封装工程师；高通也在招募数据中心产品管理总监，要求熟悉英特尔EMIB技术。这些动作虽不意味两大芯片设计巨头已正式转向，但明确透露出全球顶级自研芯片企业正在积极评估英特尔作为台积电之外的潜在替代方案。

在AI芯片的先进封装领域，台积电、英特尔和三星已形成“三强鼎立”格局。由于自身定位不同，这三家公司在产业链中承担着不同封装角色。据Yole Group分析，短期来看，2025年第二季度先进封装收入将超过120亿美元。在人工智能和高性能计算强劲需求推动下，预计下半年市场表现更加强劲。长远来看，2024年先进封装市场规模约450亿美元，预计将以9.4%的强劲复合年增长率增长，到2030年达到约800亿美元。

台积电：GPU与超大规模 HBM 的唯一答案

台积电CoWoS是一种2.5D先进封装技术，允许将逻辑芯片、存储器芯片和模拟芯片等多芯片并排集成在高密度硅中介层上。

CoWoS技术于2010年代初推出，经过持续迭代，已成为全球高带宽封装的事实标准。目前使用CoWoS的厂商包括：英伟达、AMD MI300系列、Broadcom AI ASIC、Marvell部分加速芯片。

其成熟度无可替代，但问题同样不可避免。

第一，CoWoS产能严重不足：被英伟达长期锁定。外媒估计，仅英伟达就占用CoWoS超过一半产能。瑞银预计，受Blackwell、Blackwell Ultra及Rubin驱动，2026年英伟达对CoWoS晶圆需求达67.8万片，较今年增长近40%；预计到2026年，英伟达GPU总产量达740万片。加上AMD、Broadcom，CoWoS进入“排队周期大于产品生命周期”的极端状态，这意味着苹果、高通、博通在评估新芯片封装时处于“排不到队”的被动局面。

根据台积电2025年第三季度财报，高性能计算业务销售额环比持平。台积电强调，AI需求并未减弱，实际需求比预期更强劲。营收增长瓶颈在于先进封装产能不足，特别是CoWoS技术限制了HPC产品出货量。

对此，台积电正扩产CoWoS产能。据大摩预估，台积电计划2026年底前将CoWoS产能从原100kwpm扩大20%以上，预期达到至少120-130kwpm。

第二，大中介层成本高昂，封装BOM成本飙升。CoWoS的硅中介层面积达数百平方毫米，使用65nm/45nm等成熟节点，但成本仍高。在先进封装报价中，中介层占50%-70%成本，在某些案例中，“封装比芯片本体更贵”。

CoWoS-S

第三，HBM堆叠越多，CoWoS热密度越难管理。H200、GB200的HBM堆叠量比H100更高，封装区热点更集中。

总的来说，CoWoS是最佳选择，但不是人人买得起或排得到。台积电SoIC虽能加速发展，但对成本与良率压力极大。

英特尔EMIB成为Plan B

如果说台积电CoWoS是“高带宽王者”，那么英特尔EMIB + Foveros组合则是灵活性、成本结构与本土化供应链的集合体。

过去10年，业界多关注英特尔制程节点落后，但忽略其在先进封装上最早、最激进投入。如今，随着苹果、高通等顶级芯片厂招募“EMIB Packaging Engineer”，英特尔封装技术首次进入全球手机SoC、大型ASIC客户审视窗口。

那么，为什么是EMIB？

EMIB结构图（来源：英特尔）

EMIB是一种嵌入式硅桥——只在需要高速互联的局部区域增加高密度硅布线。EMIB在基板腔体中放置硅桥，通过粘结剂固定，上方叠加介电层和金属走线层。通过在Chiplet上结合不同凸点间距，EMIB可实现成本高效异构集成，支持超大规模系统扩展。

据英特尔材料显示，EMIB是业界首个在封装基板中嵌入硅桥的2.5D互连解决方案。自2017年以来已大规模量产，应用于服务器、网络和高性能计算等领域。

相比CoWoS：架构上，CoWoS使用整块大中介层，EMIB是小片硅桥按需嵌入，占用空间小，不影响I/O信号平衡和电源完整性；成本上，CoWoS中介层面积大，更贵；灵活度上，CoWoS适合大芯片，EMIB适合定制ASIC、小型Chiplet；散热上，EMIB局部互联便于散热。

EMIB还具有三项关键优势：支持超大规模、异构die组合，允许高度定制封装布局；能在相邻die间实现高速数据传输，仅需简单驱动/接收电路；可为每条die间互连单独优化，通过定制桥接结构实现最佳设计。

因此，EMIB不是为GPU“内存带宽怪兽”准备，最佳舞台是：定制ASIC、AI推理芯片、基站/网络加速器、SoC级模块化设计等。EMIB价值在于“更通用、更灵活”，这正是苹果/高通/博通在下一代架构设计中需要的能力。

据了解，英特尔继续扩展EMIB组合，在EMIB-M中集成MIM电容增强电源传输，在EMIB-T中加入硅通孔。

EMIB不仅用于2.5D封装，当与Foveros 2.5D和Foveros Direct 3D结合时，能构成更具灵活性的EMIB 3.5D方案。黄仁勋曾公开称赞Foveros，产业对其技术成熟度有信心。

英特尔先进封装的演进（来源：英特尔）

EMIB 3.5D是混合架构，结合EMIB硅嵌入式桥接和Foveros芯片堆叠工艺。利用Foveros垂直堆叠能力，叠加EMIB横向高密度互连，在封装尺寸、计算性能、能耗表现、成本效率间取得更优平衡。

EMIB 3.5D解决传统封装限制，如热翘曲、光罩尺寸上限、互连带宽瓶颈，能显著扩大封装内部硅面积，为构建复杂多芯片系统提供更大设计空间。

除了技术优势，美国本土封装产能成为地缘政治驱动的“第二供应链”。台积电封装集中在台湾，三星封装集中在韩国/东南亚，而英特尔在美国本土构建先进封装生产基地。对于美国本土云厂商、AI芯片企业供应链，本土生产+高度可控+不依赖东亚封装的优势远大于成本因素。

因此，英特尔封装不是“技术占优”，而是产业链安全占优。

三星：从HBM供应链反向切入先进封装

三星封装更像是从HBM供应链“反向”切入AI时代的关键节点。如果三星HBM能全面满足英伟达等头部客户要求，它就有机会借助HBM供应链话语权，在封装路线选择和系统架构协同上获得更大影响力。

三星代表性先进封装技术主要是I-Cube和X-Cube，其中I-Cube包括I-Cube S/E两种。

与台积电CoWoS、英特尔EMIB/Foveros不同，三星I-Cube从“HBM供应商角度”反向设计，技术路径明显不同。

具体而言，I-Cube S是大硅中介层的2.5D方案。I-Cube S与台积电CoWoS-S架构同源：使用整块硅中介层、成本中等偏高、带宽支持HBM3/HBM3E。

I-Cube S（来源：三星）

使用大硅中介层主要是因为HBM堆叠需要极高IO密度，高带宽多通道跨越大面积，中介层布线宽裕，信号完整性更优，电源配送网络更扎实，适合大功耗芯片。

I-Cube E使用Si Bridge + RDL Interposer的混合型低成本方案。它没有整块硅中介层，用RDL Interposer和Si Bridge Die提供局部高密度互联，类似英特尔EMIB概念。

I-Cube E

在3D封装领域，X-Cube是三星先进封装技术的飞跃。其核心方法在Z轴堆叠逻辑裸片，提高动态键合能力。凭借这些创新，三星快速推广Chip-on-Wafer和铜混合键合技术。通过增加堆栈芯片密度，X-Cube进一步提升产品速度和性能。

铜混合键合是X-Cube实现高密度互连的关键技术。从芯片布局灵活性看，HCB技术比传统芯片堆叠技术优势极大。三星Foundry正开发超精细铜混合键合技术，如低于4微米连接规格，以实现更高密度3D堆叠。

小结

总的来看，台积电先进封装侧重于以NVIDIA为代表的高端无晶圆厂客户；英特尔在“为自家产品与潜在代工客户重构新路径”；三星则主打HBM叠加自家逻辑芯片或客户SoC的一体化方案。AI芯片代工竞争已不再是单一封装工艺比拼，而是在算力架构、供应链安全、资本开支和生态绑定间的综合博弈。

对下游芯片设计公司而言，如何在不同封装阵营间进行路线规划、风险对冲和长期产能锁定，将直接决定下一轮AI产品性能上限与交付确定性。对包括中国在内的本土产业链，先进封装既是被重塑的变量，也是“换道超车”窗口。