随着人工智能、云计算、大数据分析和移动计算等技术的蓬勃发展，现代社会对计算能力的需求日益高涨。然而，在先进制程突破3纳米后，晶圆尺寸遭遇缩放极限，制造成本也随之上升。因此，除了继续研发先进制程外，半导体行业也在探索其他途径，在保持芯片尺寸的同时确保高效能。
“异构集成”这一概念成为当前焦点，推动芯片从单层向多层堆叠的先进封装转型。其中，“CoWoS”（Chip-on-Wafer-on-Substrate）是一个关键技术术语，其含义可以分解为：“Cow”代表“芯片在晶圆上”，即芯片堆叠；而“WoS”则代表“晶圆在基板上”，涉及将芯片堆叠在基板上。所以，“CoWoS”整体上是指将芯片堆叠并封装到基板上的方法，能够减少芯片所需空间，有助于降低功耗和成本。
CoWoS进一步细分为2.5D水平堆叠（以台积电的CoWoS最为人所知）和3D垂直堆叠版本。在这些配置中，不同处理器和内存模块逐层堆叠形成小芯片，因其主要应用于先进制程，也被称为先进封装技术。
TrendForce数据显示，AI芯片市场的热度持续攀升。2023年，搭载GPU、FPGA、ASIC等的AI服务器出货量接近120万台，比2022年增长38.4%，占整体服务器出货量近9%。预计到2026年，这一比例将达到15%，2022年至2026年的复合年增长率（CAGR）将达到22%。
由于AI芯片对先进封装的需求，目前台积电的2.5D先进封装CoWoS技术是AI芯片的主要应用技术。尤其是GPU，其采用更高规格的HBM，需要通过2.5D先进封装技术整合核心裸片。CoWoS封装的第一阶段——芯片在晶圆上的堆叠（CoW），通常在晶圆厂使用65纳米工艺进行制造，随后进行硅通孔（TSV）工艺，最后将成品芯片堆叠并封装至基板上，即晶圆在基板上（WoS）。
过去一年间，CoWoS封装技术的生产产能成为了制约AI芯片产量的关键瓶颈，并且仍然是决定2024年能否满足AI芯片需求的重要因素。有外国分析师指出，NVIDIA目前是台积电2.5D先进封装CoWoS技术的最大客户。
其中包括NVIDIA采用台积电4纳米先进工艺的H100 GPU以及采用7纳米工艺的A100 GPU，两者均采用了CoWoS技术封装。因此，NVIDIA的芯片占据了台积电CoWoS封装产能的40%至50%，这也是为何NVIDIA芯片的高需求导致了台积电CoWoS封装产能紧张的原因。
2023年7月的财报电话会议上，台积电宣布计划将CoWoS产能翻倍，预示着市场供需失衡问题可能在2024年底得到缓解。同年7月下旬，台积电宣布投资约新台币900亿元（约合28.7亿美元）在铜锣科技园建设一座先进封测厂，预计于2026年底前完成建设，2027年第二或第三季度开始量产。
此外，在2024年1月18日的财报电话会议上，台积电首席财务官黄仁昭强调，台积电将在2024年继续扩大先进制程的产能。估计当年总资本支出的10%将用于扩展先进封装、测试、光罩和其他领域的产能。
事实上，NVIDIA的首席财务官科莱特·克雷斯在投资者会议上表示，关键的CoWoS先进封装流程已在与其他供应商的合作下开发并通过认证。她预计未来几个季度供应量将逐步增加。
摩根大通投资公司指出，CoWoS产能瓶颈主要源于中介层的供需缺口，因为TSV工艺复杂，扩大产能需要更多的高精度设备。但高精度设备的采购周期长，加上现有设备需定期清洗和检查，造成了供应短缺。
除台积电在CoWoS先进封装市场上占据主导地位之外，台湾的联华电子（UMC）、日月光集团（ASE Technology Holding）及力成科技（Powertek Technology）等企业也逐渐进入CoWoS先进封装市场。
联华电子在2023年7月底的投资人会议上表示，正在加速部署硅中介层技术和产能，以满足2.5D先进封装领域客户的需要。联电通过开放系统合作模式（UMC+OSAT），可提供全面验证过的供应链，实现快速的大规模生产实施。
日月光集团在全球外包半导体组装与测试（OSAT）行业中占有约32%的市场份额，同时也是台湾OSAT出货量超过50%的企业。其子公司日月光半导体也关注CoWoS封装技术的研发。日月光集团战略性地定位在先进封装领域，与台积电保持着紧密合作关系。
日月光集团重点推广VIPack先进封装平台，该平台旨在提供垂直互连整合解决方案，采用先进的重分布层（RDL）工艺、嵌入式集成以及2.5D/3D封装技术，使得客户能够将多个芯片集成在一个封装内，从而在各种应用中实现前所未有的创新。
与此同时，OSAT厂商力成科技积极拓展逻辑芯片和AI应用领域的先进封装业务。力成科技与华邦电子的合作有望为客户带来多种CoWoS先进封装选项，这意味着与CoWoS相关的先进封装产品最早可能在2024年下半年面世。
华邦电子强调，合作项目将由华邦提供定制化超高带宽元素（CUBE）DRAM、定制硅中介层以及集成解耦电容器等先进技术，同时结合力成科技提供的2.5D和3D封装服务。
