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2023年6月，苹果Apple Silicon最终一块拼图归位：新款Mac Pro换上M2 Ultra，英特尔彻底从苹果的Mac产品线消失。承当这一前史转折点的M2 Ultra，成为半导体工业重视的焦点：

这颗苹果有史以来面积*的SoC，由两颗M2 Max芯片“缝合”而成，晶体管数量直接翻倍，达到了1340亿颗——作为比照，英伟达的RTX4090敷衍了事763亿个晶体管，H100为800亿。

这块芯片背面，是一个名为UltraFusion的“缝合技能”。

当摩尔定律失效成为业界一致，制程前进的本钱指数级飙升，前进制程已不再是高功能芯片添加晶体管数量的*挑选。将两块芯片合二为一尽管听起来简略粗犷，但在苹果之前，失利的测验不在少数。

此前，简直一切的“缝合”计划，都无法处理芯片在衔接进程中发生的损耗，使得功能往往“1 1<2”。而M2 Ultra却打破了这一通途，完结了真实的1 1=2。

UltraFusion背面的功臣并不难猜，正是其时先进封装产能求过于供的台积电。

当业界还在热议英特尔修正命名缩短与台积电的间隔，又或是台积电和三星谁将首先打破2nm时，台积电却早已凭仗先进封装，走在竞争对手的前面，为灯枯油尽的摩尔定律续命。

为了完结这个1 1=2，台积电走了20年。

1、阻滞20年的间隔

2005年，随同芯片制程迈入65nm大关，台积电在全球芯片代工商场中拿下了50%的比例，死后的竞争者好像只剩下了苦苦追逐的三星，感觉大势已定的张忠谋宣告卸职CEO，退居二线，但时任台积电技能总裁蒋尚义却在考虑一个问题：

曩昔十五年，芯片制程紧跟摩尔定律的道路图，从600nm一路狂奔到了65nm。但芯片之间封装的金属间隔（Metal Pitch）却停留在110um，现已20年没有前进。

何为金属间隔——一般咱们拿到手的芯片（如CPU），其实是一个完好的芯片模组。严厉意义上的芯片，是从晶圆上切开下来的裸片（Die）。

依照传统封装的进程，需求将这些裸片放到基板（Sustrate）上，引出管脚/引线，再将其固定、封装进一个外壳中，才干应用于实践的电路中。

蒋尚义考虑的金属间隔，其实骄傲图中引线的间隔，比方CPU和内存交流数据，骄傲依托这些引线。理论上来说，引线数量越多，不同芯片间的衔接不能尽数就越高，全体功能也就越好。但因为引线是金属原料，一旦密度前进，功耗和发热也会越高。

在这个布景下，蒋尚义设想了一个斗胆的计划：与其冒险添加引线的密度，不如把两块芯片封装在一个硅片上，因为物理间隔更近，电信号传输中的推迟问题得到改进，金属原料带来的弊端也方便的解决。

从“先封在拼”转变为“先拼在封”，前者现在被归类为传统封装，后者则是近几年大热的概念——“先进封装”。

但在其时，蒋尚义的设想在技能上过于斗胆，并且缺少商业上的可行性。

所谓摩尔定律，骄傲指每隔18-24个月，芯片上可包容晶体管数量翻一番。几十年里，半导体工业遵循摩尔定律快速开展，从130nm到90nm，从65nm到40nm，似乎游戏过关相同顺畅。

关于代工厂来说，比较芯片制程带来的功能前进，重金投入先进封装带来的功能前进，实在是性价比过低。加上蒋尚义在2006年就跟从张忠谋一同退休，先进封装计划并没有付诸实施。

但到了2009年，业界上下开端霸占28nm制程，工程师们才认识到了问题的严重性：晶体管单位制作本钱不降反升，制程晋级前进功能的性价比开端下降。

换句话说，摩尔定律正在失效。

28nm->20nm->14nm，晶体管单位制作本钱上升；图源：IBS

同一时期，依托移动终端商场的盈利，三星从微乎其微的竞争者敏捷生长为台积电*的竞争对手。

金融危机期间，台湾地区的面板和内存工业被三星的反周期屠刀相继斩落马下，击垮其时雪白大幅下滑台积电并非没有可能。

2009年，张忠谋从头出山，并请回了现已退休的蒋尚义，期望后者带领台积电*于业界完结28nm制程量产，重现130nm逾越IBM的光辉，并借此要害制程，搭上移动终端的末班车。

蒋尚义的回归，使得台积电两年后以“后闸级”技能道路成功逾越三星首先量产28nm，而真实让台积电赢在了起跑线上的，是其回归时与“晶体管*”一同向张忠谋提出的“先进封装”计划。

28nm制程，是摩尔定律逝世倒计时的开端，也是台积电先进封装的起点。

2、贵重的前进

2009年，在张忠谋的首肯下，蒋尚义带着1亿美元的设备出资金和400多人的工程师团队，开端了先进封装技能的研制。但业界对台积电进军先进封装的反响却大多失望。

半导体工业分为上游规划、中游制作、下流封装，封装环节技能长时间前进缓慢，雪白被摊薄，大多走薄利多销道路，台积电作为代工厂天然人工本钱更高，在与封装厂的价格战中天然不具备优势。

别的，与相同“半路出家”研制先进封装的英特尔、三星比较，台积电的技能水平相同落后。例如其时引起重视的“扇出型晶圆级封装”，英特尔、三星排列专利数第二、三位，台积电乃至没进前十。

台积电的*先进封装技能CoWoS，骄傲在这种氛围下诞生的。

CoWoS由CoW和oS组合而来：CoW表明Chip on Wafer，指裸片在晶圆上被组装的进程，oS表明on Substrate，指在基板上被封装的进程——这也是蒋尚义在2006年提出的设想。

与其他相似的技能比较，台积电CoWoS的杰出优势体现在衔接裸片的方法：

装载裸片的晶圆被台积电称为硅中介层，在硅中介层中，台积电运用微凸块（ubmps）、从头布线（RDL）等技能，代替了传统引线键合用于裸片间衔接，大大前进了互联密度以及数据传输带宽。

但是，初生的CoWoS一度境况为难。2011年，台积电得到FPGA大厂赛灵思订单，凭仗CoWoS以及共同开发的硅通孔（TSV）等技能，成功将4个28nm FPGA芯片拼接在一同，推出了史上*的FPGA芯片。

但这也是整个2011年，台积电先进封装项目组收到的*的订单。

每个月50片晶圆的订单量，相关于烧掉几千片废片的研制投入来说，可谓无济于事，这是蒋尚义和台积电都没有想到的局势。

随后，台积电又找到了协作多年的密切战友英伟达——因为GPU核算时需求频频与内存通讯，获取和存储数据，对推迟的容忍度更低，对带宽需求也更高。

因而，英伟达是蒋尚义在开发CoWoS时就确认的方针客户之一，但没想到英伟达相同意兴阑珊。

在一次与高通高管的午饭中，蒋尚义得到了一个意料之中的答案：CoWoS太贵了。

“我只愿意为这个技能花费1美分/平方毫米。”带着这句话，蒋尚义找到余振华，得到CoWoS现在的价格在7美分/平方毫米的答复，确认了这6倍的间隔骄傲客户犹疑的原因。

如此大的本钱间隔，必然无法短时间内经过技能消弭。台积电决定给CoWoS做“减法”，开发廉价版的CoWoS技能。制作、封装经验丰富的余振华，很快交出了代替计划——InFO。

CoWoS技能之所以费钱，主要是因为硅中介层，其本质骄傲一片硅晶圆，还要在中心布线做衔接，天然本钱昂扬。而InFO把硅中介层换成了其他资料，献身了衔接密度，却换来了本钱的大幅下降。

紧接着，台积电找到了那个坐落美国西海岸，衬托靠一己之力改动供货商命运的超级甲方：苹果。

3、苹果把单买了

2009年，三星决策层拟定了一个隐秘计划，李在镕预备使用金融危机彻底打倒台湾地区的电子工业，先打面板，再打内存，最终打倒台积电，让三星彻底操纵东亚电子工业。

这个计划一度十分顺畅，到2014年，台湾地区的面板和内存岌岌可危，台积电相同摇摇欲坠——依托从台积电挖来的梁孟松，三星首先量产14nm FinFET工艺，台积电的技能优势简直一夜之间被抹平了。

技能落后最直接的冲击体现在大客户订单。有先进制程打底，三星还凭仗*PoP封装技能，将内存芯片直接堆叠在SoC上方，然后大大减小了芯片面积，赢得了苹果自研移动SoC——A系列的超级大单：

关于移动SoC来说，因为设备巨细的约束，加上大部分空间还要留给电池，对芯片的要求既有功能，还需求把芯片尽可能做小。

但是，从开端自研的A4到A9，从45nm到16nm，苹果发现，依托制程晋级缩小芯片越来越不具备性价比。三星的PoP封装计划，成为了在不晋级制程的情况下，缩小芯片面积的*解。

但与此同时，三星手机正在全球商场攻城略地，成为了苹果*的竞争对手。2013年前后，苹果一边和三星打官司，一边把芯片订单向台积电歪斜。

在此布景下，缩小芯片作用和性价比都逾越PoP封装的InFO，成为了台积电“被扶正”的起色。

2016年，搭载苹果最新A10移动SoC的iPhone 7上市，悉数由台积电代工。在CPU速度较前代iPhone 6前进两倍多、内存容量前进一倍的情况下，机身厚度控制在了7.1毫米，是历代iPhone中第二薄的。

最重要的是，以上一切成果，均是在没有晋级制程的情况下达到的。

有了苹果先行先试，曾因为价格问题迟疑不定的芯片大厂们总算放心斗胆地上了车，英伟达、AMD、谷歌，乃至竞争对手英特尔，都在自家高功能芯片上用上了CoWoS封装。

2023年，AI芯片水涨船高，英伟达GPU对CoWoS的需求从年头预估的3万片暴升至4.5万片，不得不提早加单。

但是，先进封装像潘多拉的盒子，多米诺骨牌效应才刚刚开端。半导体工业花费了几十年稳定下来的上下流分工形式，正在被缓慢松动。

4、中国大陆走到哪儿了？

长时间以来，封装测验环节都是芯片工业链的底端，因而很早就从日韩向中国大陆搬运。近十年来，封测现已成为中国大陆开展最快、现在*优势的环节。

而当晶圆制作环节因为众所周知的原因，难以向14nm以下再进一步时，先进封装的呈现，也一度被视为弯道超车的秘籍。

事实上，中国大陆的头部厂商在先进封装的开发上也并不落后。例如全球第三、中国大陆*的封测厂长电科技，现已开发了2.5D/3D封装、晶圆级封装（WLP）、堆叠封装（PoP）等先进封装技能，覆盖面可追素日月光。

全球第五、中国大陆第二的通富微电，除了把握2.5D/3D封装等技能外，还在收买了AMD两大封测厂后与其深度绑定，后者是现在先进封装的*客户之一。

但有别于传统封装，先进封装当然前进了封测环节的附加值，但相同需求上游环节的合作。简略来说，传统封装的流程是晶圆厂将制作完结的芯片交由封测厂封装，互相独立。

但先进封装需求芯片规划公司、晶圆厂和封测厂在芯片规划阶段，就开端定制和研制制作工艺，联络愈加严密。

正是因为先进封装的要害技能需求芯片规划公司推进，在芯片制作层面完结，因而代工厂先天比封测厂更有优势，也被认为是最主要的玩家。封测厂更多接受技能难度低、接近后道封装的部分。比方，台积电就将CoWoS的oS外包给了日月光。

中国大陆封测厂的弱势在于，因为工艺制程落后，代工厂自身就没有多少先进封装的订单，芯片规划公司供给的订单就更少了。

台积电的先进封装工艺拔地而起，是因为有苹果这个超级甲方的存在。理论上来说，海思衬托扮演这个人物，但在海思因制裁而无法做先进芯片规划后，缺少了要害的推进者，中国大陆先进封装一度开展困难。

这就导致先进封装风口已现，但承当了全球封测近20%产能的中国大陆，却迟迟等不来指引航向的掌舵者。始于2018年制裁，对半导体工业的影响，或许比预期中的还要深远。