EMIB 是什麼?Intel 先進封裝架構解析,與台積電 CoWoS 差別、概念股一次看

EMIB 是什麼?Intel 先進封裝架構解析,與台積電 CoWoS 差別、概念股一次看

過去市場討論先進封裝時,焦點多半集中在台積電的 CoWoS 技術;然而,英特爾(Intel)自主研發的 EMIB 技術也逐漸展現強大競爭力,甚至連 IC 設計大廠聯發科也公開表示將同時支援 CoWoS 與 EMIB 雙平台。此外,市場更傳出台積電正在研發「類 EMIB」技術,引發資本市場高度關注。

究竟 EMIB 是什麼?它與 CoWoS 存在哪些本質差異?台積電為何也要跨足類 EMIB 領域?本文將以深入淺出的方式,帶您全面解析 EMIB 的運作架構、產業應用、概念股供應鏈與未來發展趨勢。

EMIB 是什麼?

EMIB 的英文全名為 Embedded Multi-die Interconnect Bridge,中文通常翻譯為「嵌入式多晶片互連橋接技術」。這項技術是由英特爾(Intel)所開發的 2.5D 先進封裝架構。

要理解 EMIB 的核心原理,可以從它的名稱「Bridge(橋)」來切入。在過去的晶片整合中,若要讓兩顆獨立的小晶片進行高速資料傳輸,通常需要在一整片面積龐大的矽中介層(Silicon Interposer)上進行佈線;而 EMIB 的作法則是直接在傳統的封裝基板內部挖出微小凹槽,將一塊極為精密的超微型「矽橋(Silicon Bridge)」嵌入其中。

如果把封裝基板比喻成一般道路,傳統大面積中介層就像是在整片土地鋪設昂貴的高速公路,而 EMIB 則是在兩棟需要頻繁交流的大樓之間,精準架設一座專屬的「空中高速走廊」。只有在需要高密度、極速傳輸訊號的晶片邊緣,才透過這座矽橋內的超微小凸塊(Microbumps)進行連結,其餘不需要超高速傳輸的區域,則維持標準凸塊間距並直接連接到基板。

隨著技術推進,英特爾更進一步推出演進版 EMIB-T 技術。EMIB-T 在原本的矽橋結構中導入了矽穿孔(TSV)與深溝槽電容(IPD)等技術,不僅負責晶片之間的訊號溝通,還能由封裝底層直接向上垂直供電,大幅解決新一代 AI 晶片超高功耗與散熱瓶頸。

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EMIB 用途介紹

隨著人工智慧模型參數動輒千億、萬億級別,單一晶片(Monolithic)的面積已經達到曝光光罩的物理極限,良率亦會隨之大幅驟降。EMIB 的出現,正是為了解決現代先進運算元件的多晶片整合難題,其主要用途涵蓋以下關鍵領域:

  1. 異質晶片的高速整合:EMIB 能夠將不同製程節點、不同晶圓廠製造的晶片拼接在一起。例如將台積電或英特爾先進製程製造的 CPU/GPU 核心,與成熟製程製造的 I/O 控制晶片整合於同一封裝。
  2. 串聯高頻寬記憶體(HBM):AI 晶片最怕遇到記憶體傳輸頻寬不足(Memory Wall)。EMIB 的高密度微凸塊通道,能提供運算核心與相鄰 HBM 之間數以千計的超細微連線,實現極致的資料吞吐量。
  3. 降低晶片製造成本:相較於全面鋪設大面積矽中介層,EMIB 僅在晶片交界處使用小體積的矽橋,節省大量昂貴的矽晶圓面積,大幅降低先進封裝的材料成本與耗損。
  4. 伺服器與大型資料中心運算:英特爾已將 EMIB 大量應用於 Xeon 伺服器處理器、Ponte Vecchio 與 Habana Gaudi 系列等 AI 加速器,提供雲端運算無縫的資料交換能力。
  5. 雲端網通與可程式化邏輯閘陣列(FPGA):在大型網路交換器與高階 FPGA 晶片中,EMIB 能夠提供極低訊號延遲與低干擾的通訊環境,確保即時運算的穩定性。
EMIB 是什麼?

EMIB 和 CoWoS 差別

市場上最常將英特爾的 EMIB 與台積電的 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)進行對比。雖然兩者的終極目標都是為了將多顆晶片整合在一起並實現高速運算,但在「內部結構」、「矽材料使用方式」以及「製程成本」上有著根本性的差異。

早期最經典的台積電 CoWoS-S 架構,是在封裝基板與晶片之間,墊上一整片與多顆晶片等大的「無源矽中介層(Passive Silicon Interposer)」。中介層內部刻有高密度線路,並透過貫穿整片矽層的 TSV 將訊號向下傳導。這種作法效能極佳、量產穩定度最高,但缺點是中介層面積極大,容易隨著封裝尺寸擴大而產生翹曲與高昂成本。

相對的,英特爾的 EMIB 捨棄了整片大中介層,改為直接將「矽橋」埋入有機封裝基板(ABF 載板)中。不過,值得留意的是,台積電後來針對超大尺寸封裝所開發的 CoWoS-L 技術,也開始採用局部矽互連元件(LSI),在有機重布線層(RDL)中嵌入局部矽片。這代表兩大半導體霸主的技術路線正在逐漸靠攏,競爭核心也轉向封裝面積擴充彈性、基板製造良率與量產規模。

以下為 EMIB、CoWoS-S 與 CoWoS-L 的詳細架構比較表:


評比項目
Intel EMIBTSMC CoWoS-STSMC CoWoS-L
開發主導廠商英特爾(Intel)台積電(TSMC)台積電(TSMC)
互連核心架構嵌入式局部矽橋(Silicon Bridge)整片大型無源矽中介層重布線層(RDL)搭配局部矽互連(LSI)
矽中介層使用型態不使用大面積中介層使用整片矽中介層覆蓋所有晶片使用有機材料中介層,局部嵌入小矽片
矽橋/互連層位置直接嵌入有機封裝載板內部位於基板上方,作為中介層平台嵌入於基板上方的 RDL 模塑層內
垂直供電架構EMIB-T 導入 TSV 輔助垂直供電矽中介層包含大量 TSV 垂直導通透過有機層通孔與 LSI 配置導通
主要優勢節省矽材料成本、設計彈性極高技術成熟度最高、量產良率極穩可突破光罩極限、支援超大尺寸封裝
製造主要瓶頸特殊載板開槽嵌橋與疊層良率超大面積矽晶圓成本昂貴與翹曲模塑層平整度與多顆 LSI 精準對位
量產商業化進度2017 年起量產,EMIB-T 推進中2012 年起量產,為目前 AI 主流2024 年起導入高階產品量產
EMIB 和 CoWoS 差別

類 EMIB 是什麼?

所謂的「類 EMIB(EMIB-like)」,是半導體市場傳出台積電工程團隊正在積極開發的一種新型態橋接式先進封裝技術。截至目前,台積電尚未在公開的 3DFabric 技術平台中正式定名此技術,但業界普遍將其視為針對基板端進行橋接整合的研發專案。

現行的 CoWoS-L 技術,是將局部矽互連(LSI)晶片放置在中介層的模塑重布線層(RDL)內,本質上仍屬於晶圓廠端的晶圓級封裝(Wafer-level Packaging)。而市場傳出的「類 EMIB」技術,其研發方向更貼近英特爾的架構概念,也就是嘗試直接在載板(Substrate)端進行橋接處理,將局部矽結構更深度地整合進封裝基板內部。

若類 EMIB 未來正式定案並商業化,意味著先進封裝將更加倚重載板廠的精密製造能力,使封裝結構在成本結構、散熱表現與生產流程上具備更廣泛的組合選擇!

為什麼台積電要做類 EMIB?

台積電在先進封裝領域已經擁有市占率極高的 CoWoS 家族,為何市場仍頻頻傳出台積電投入類 EMIB 的研發?主要背後有四大戰略考量:

第一,舒緩龐大的 CoWoS 產能吃緊壓力。

全球 AI 晶片需求爆發,台積電的 CoWoS 封裝產能長期處於供不應求的極度緊繃狀態,甚至限制了部分雲端客戶的交貨進度。研發多元化的封裝架構,能讓台積電將部分製程複雜度移轉或分流,為客戶提供更多彈性交付方案。

第二,降低材料與製程成本,防堵定價權流失。

整片矽中介層的製造成本偏高,且大面積封裝容易遭遇熱應力與翹曲問題。透過類似 EMIB 的局部嵌入橋接技術,能夠大幅節約矽材料消耗。當英特爾 EMIB-T 逐步成熟並試圖以價格與架構優勢吸引雲端 ASIC 客戶時,台積電具備對應架構能確保自身在先進封裝領域的定價權與技術制高點。

第三,滿足超大型客製化晶片(ASIC)的多樣化需求。

北美大型雲端服務商(CSP)如微軟、Google、Meta、亞馬遜等,紛紛投入自主研發 AI 運算晶片。不同客戶對於晶片散熱、供電效能、封裝厚度與成本預算有著截然不同的規格要求。開發類 EMIB 架構,能讓台積電在 3DFabric 產品線中補齊技術拼圖,提供客製化彈性。

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第四,深化與載板供應鏈的協同製造生態系。

橋接式封裝需要載板廠在基板製程中完成高難度的精準開槽與壓合。台積電透過類 EMIB 的前期研發,能夠與台灣優秀的 ABF 載板夥伴建立更緊密的製程規範,持續鞏固台灣半導體聚落的護城河。

EMIB 概念股有哪些?

隨著英特爾 EMIB 與 EMIB-T 技術逐步邁向放量,加上市場對台積電類 EMIB 技術的高度關注,相關受惠的供應鏈廠商成為資本市場的熱門標的。

從產業分工來看,EMIB 相關技術最關鍵的環節在於「矽橋製造」、「矽電容整合」、「高階載板嵌橋製程」以及「先進封裝設備」。

以下整理台灣市場與 EMIB 及類 EMIB 技術高度相關的代表性概念股:

股票代號與名稱產業定位與角色在 EMIB/類 EMIB 供應鏈中的關鍵關聯
欣興(3037)ABF 載板龍頭已實際參與英特爾 EMIB 供應鏈,投入專屬產能,具備橋接載板量產與開發經驗
景碩(3189)高階 FCBGA/ABF 載板廠具備高層數與細線路載板能力,市場傳出積極投入類 EMIB 相關技術開發
南電(8046)高階 ABF 載板廠持續推進大尺寸、高層數載板技術,為先進封裝基板升級趨勢下的潛在受惠者
聯電(2303)晶圓代工廠具備成熟製程矽橋代工能力,供應 EMIB 內部互連所需之關鍵矽橋晶粒
力積電(6770)特殊製程晶圓代工廠旗下 12 吋 IPD(整合被動元件)平台供應高階矽電容,切入 EMIB-T 供電優化需求
志聖(2467)封裝熱處理與壓合設備廠提供先進封裝與載板製程所需之高階烘烤、熱壓合設備,打入先進封裝供應鏈
印能科技(7734)封裝除泡與高壓製程設備廠專精於消除封裝膠體與載板貼合過程中的氣泡,解決晶片翹曲與高密度封裝良率痛點
鈦昇(8027)雷射與電漿設備廠提供基板精密雷射鑽孔、雷射切割與開槽設備,滿足嵌入式矽橋載板的加工需求

EMIB 前景發展

展望未來,EMIB 及其衍生技術的發展前景,將深刻影響整體先進封裝產業的競爭版圖,市場觀察重點主要聚焦於以下三大層面:

首先是「載板端良率的突破速度」。

EMIB 技術在晶片封裝組裝端的良率已具備相當水準,但目前的量產瓶頸主要落在 ABF 載板端。在有機基板上進行超微米級別的挖槽、置入矽橋並進行多層 ABF 介電層壓合,極易受到熱膨脹係數(CTE)不一致而產生結構形變。根據載板大廠法說會資訊,新一代 EMIB-T 載板良率正由初期目標 50% 穩步向上爬坡,2027 年能否順利達成大量商業化量產,良率攀升曲線是首要觀察指標。

其次是「雲端大廠客戶的正式定案」。

目前除了英特爾自家產品外,聯發科等晶片設計業者已正式宣告支援 EMIB 平台,市場亦持續傳出多家雲端服務商的客製化 AI ASIC 評估導入 EMIB-T。未來哪一家國際雲端巨頭率先宣布採用 EMIB 進行大規模晶片投片,將會是技術成熟的重要里程碑。

最後是「先進封裝走向多元共存生態」。

AI 運算晶片市場規模急遽擴大,台積電 CoWoS 產能與英特爾 EMIB 產能並非單純的零和賽局。未來市場更有可能呈現的格局是:台積電 CoWoS 穩居最頂級 GPU 運算市場的核心地位,而 EMIB 則憑藉高性價比與設計靈活性,在 AI ASIC、網通晶片與邊緣伺服器晶片市場中分食龐大商機,共同推動半導體產業邁向異質整合的新紀元。

EMIB 常見問題

Q1:EMIB 和傳統封裝最大的差別是什麼?

A1:傳統封裝通常是將單一晶片安裝在基板上,晶片之間若要溝通必須透過主機板,傳輸速度慢且延遲高。EMIB 則是利用微小的「矽橋」直接埋在封裝載板裡,讓多顆晶片在同一個微型封裝內部就能以極高的頻寬與極低的延遲進行資料傳輸。

Q2:EMIB-T 相比原本的 EMIB 多了哪些新技術?

A2:EMIB-T 是 EMIB 的進化版。除了保留晶片間的高速訊號傳輸,EMIB-T 在矽橋中額外加入了矽穿孔(TSV)與深溝槽電容,讓電源可以直接從封裝底部垂直傳送給上方的運算核心,大幅改善高階 AI 晶片容易發熱與供電不穩的問題。

Q3:為什麼台積電 CoWoS-L 和 Intel EMIB 會越來越像?

A3:因為隨著晶片尺寸越來越大,傳統整片大中介層成本太高且容易翹曲。因此台積電在 CoWoS-L 中改用局部矽晶片(LSI)來連接晶片,這與英特爾使用局部矽橋的概念非常相近。兩者的核心精神都是「只在需要高速傳輸的地方使用矽材料」。

Q4:EMIB 會徹底取代台積電的 CoWoS 嗎?

A4:短期內非常困難。CoWoS 擁有超過十年的量產實績,在良率、產能規模與頂級 GPU 供應鏈中具有無可取代的優勢。EMIB 目前更適合作為市場的第二供應來源,雙方未來更傾向在不同的晶片市場區隔中共同成長。

Q5:載板廠在 EMIB 製造中扮演什麼關鍵角色?

A5:在 EMIB 架構中,封裝載板不僅僅是承載結構,還必須在基板上精準挖出凹槽並嵌入微型矽橋,同時維持極高的平整度與電氣特性。載板廠的開槽精度、貼合良率與材料耐熱性,直接決定了整顆 EMIB 晶片的量產成敗。

Q6:投資人觀察 EMIB 概念股時應該注意什麼指標?

A6:投資人應關注三大實質進展:第一是載板大廠(如欣興)在法說會上公布的良率爬坡進度;第二是國際重量級雲端客戶何時正式宣布導入;第三是相關設備與零組件廠是否出現具體的營收貢獻與實質訂單增長,避免僅追逐短期的市場題材。

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