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先進封裝技術的發展，不僅帶來晶片本身的性能優化，更重要的是，它已成為推動人工智能（AI）、高效能運算（HPC）、5G通訊、物聯網（IoT）與汽車電子等關鍵應用領域實現突破的核心驅動力。在這些領域中，對性能、功耗、尺寸與成本的嚴苛要求，使得傳統晶片設計與封裝方式逐漸難以滿足，而先進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支撐半導體產業的成長。如何在晶片性能、能耗與尺寸之間取得平衡，成為全球半導體供應鏈的核心挑戰。在此背景下，先進封裝走上舞臺中央，它不僅是補足摩爾定律的「延伸路線」，更是推動新一代應用持續演進的關鍵推手。

封裝技術漸進式應用

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

然而隨著行動通訊、人工智能與物聯網的普及，系統對晶片提出更高頻寬、更低延遲與更佳能效的要求，隨著運算需求飆升，封裝逐漸演變為推動性能與功能提升的核心技術，從「附屬角色」轉型為「性能推進器」。

自90年代起盛行的BGA（球柵陣列封裝）與QFP（四方扁平封裝），雖然成功支援當時的PC與消費性電子，但卻無法滿足智慧型手機及高頻應用需求。2000年代出現的倒裝（Flip-Chip）與晶圓級封裝（WLP），有效縮短了訊號路徑並降低功耗，使得行動裝置獲得顯著性能躍升。進入2010年代，隨著GPU與伺服器處理器需要處理更龐大的數據，2.5D IC與3D IC封裝應運而生，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年代的焦點已轉向「異質整合」與「Chiplet架構」，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級封裝（SiP）。不同階段的技術演進，正是全球半導體產業面對製程極限與市場需求挑戰時的積極回應。

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

1.異質整合（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，實現更緊密的訊號傳輸。

3.系統級封裝（System-in-Package, SiP）：讓多晶片在封裝階段完成系統化，縮短設計到量產的週期。

AI、HPC、5G與物聯網的核心推手

先進封裝技術的發展，並非僅是為晶片本身帶來優化，更重要的是，它成為了推動人工智能（AI）、高效能運算（HPC）、5G 通訊、物聯網（IoT），乃至汽車電子等關鍵應用領域實現突破的核心驅動力。在這些領域中，對於性能、功耗、尺寸和成本的嚴苛要求，使得傳統的晶片設計和封裝方式難以滿足，而先進封裝恰好提供了完美的解決方案。

AI與HPC驅動高效能

人工智能與高效能運算的快速發展，正將全球半導體產業推向新一波的效能革命。隨著AI模型規模從百萬級參數一路躍升至兆級，對GPU與TPU的記憶體頻寬提出前所未有的嚴苛要求；而HPC系統需要整合數以千計的處理器與加速器，互連延遲與功耗管理成為瓶頸。由於傳統的單晶片架構已難以負荷龐大的運算需求，先進封裝技術脫穎而出，成為支撐AI與HPC的核心基礎設施。

AI與HPC是先進封裝的最大受惠者，因為這兩個領域需要極致的運算效能與高頻寬記憶體存取，而2.5D與3D封裝是現階段最關鍵的解決方案。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模型訓練與推論效率。舉例來說，臺積電的CoWoS技術已成為NVIDIA與AMD高階AI加速器的標配，英特爾則以Foveros技術推動3D堆疊架構，透過垂直整合降低延遲並優化功耗。這些創新方案使得AI模型能更快完成訓練，同時也讓HPC系統能在龐大處理器陣列中維持高效能協作。

另一股重要趨勢是Chiplet架構。與其冒險生產龐大且高風險的單一晶片，Chiplet採取模組化設計，不同功能的模組可在各自最佳化製程下製造，再透過先進封裝進行系統級整合。這種設計不僅降低大晶片的良率風險與製造成本，還能提供高度彈性，讓晶片設計如同「樂高積木」般自由組合。臺積電的SoIC以及英特爾的Foveros，皆展現出晶片設計邁向平臺化、模組化的未來走向。

在AI與HPC的應用場域中，可見高頻寬（>1TB/s）、低延遲（奈秒等級）、高良率（降低大晶片製程風險）、高散熱效率（功耗>500W的AI晶片需特殊散熱設計），已成為封裝的四大基本需求。以AI為例，兆級參數模型的記憶體需求已超越傳統單晶片架構的上限，唯有藉助2.5D/3D封裝與Chiplet架構，才能持續推動生成式AI與大模型的進展。對於HPC而言，超級電腦的效能提升仰賴數千個處理器間的協同運作，先進封裝縮短了互連距離，提升了系統可擴展性與運算密度。

整體而言，先進封裝技術已從過去被視為「後端製程」的配角，轉型為驅動下一世代算力的前線主角。隨著AI與HPC不斷挑戰運算極限，臺積電的CoWoS與SoIC、英特爾的Foveros、三星的H-Cube等方案，正重塑全球半導體的競爭版圖。先進封裝不僅是晶片效能優化的技術突破，更是開啟數位經濟與智慧應用新時代的關鍵引擎。

圖一 : 藉助2.5D/3D封裝與Chiplet架構，能夠持續推動生成式AI與大模型的進展。

5G通訊帶來的挑戰

在5G時代，高頻、高速與低延遲的通訊需求對半導體技術帶來前所未有的挑戰，而先進封裝技術正是推動其發展的關鍵驅動力。其中，系統級封裝（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、利於智慧型手機與基地臺的高度整合，也能優化電氣性能、降低訊號損耗，大幅提升5G通訊效率。

隨著基站與終端裝置需同時支援毫米波高頻段與低延遲傳輸，扇出型晶圓級封裝（FOWLP）和天線封裝（AiP）成為不可或缺的技術。FOWLP省去傳統基板設計，直接在晶圓上形成再佈線層，不僅能降低訊號傳輸損耗，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智慧手機與小型基地臺。由於毫米波頻段需依賴高頻高速的射頻元件，基站晶片亦須同時整合射頻、數據處理與電源管理等多模組功能，進一步凸顯先進封裝在5G生態系中扮演的關鍵角色。

物聯網裝置與邊緣運算

在物聯網（IoT）裝置的發展中，微型化與超低功耗為核心需求。無論是智慧手錶、醫療感測器，還是智慧家電，都需要在有限的體積內整合MCU、感測器與無線模組。這正是先進封裝技術發揮關鍵作用的領域。系統級封裝（SiP）能將多種異質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功能，同時透過低功耗設計延長電池壽命，也能夠契合IoT生態系的快速擴張。

此外，裝置對尺寸、功耗與成本的敏感度極高，傳統封裝方式逐漸難以滿足需求。扇出型封裝（Fan-out Package）、晶片堆疊等先進技術則能進一步縮小封裝體積、降低功耗，並提升異質整合度，讓穿戴式裝置與智慧感測器能兼顧功能與便攜性。隨著邊緣運算的興起，終端設備需承擔更多數據的即時處理任務，這對運算效能提出新要求，也進一步推動先進封裝技術在IoT領域的應用。

相較於5G與HPC領域對極致效能的追求，IoT裝置更注重低功耗、小型化與高整合度。因此，先進封裝不僅是支撐IoT規?；l展的關鍵，也是驅動邊緣運算落地與普及的重要技術基礎。

汽車電子的嚴格要求

隨著電動車和自駕技術的發展，汽車對半導體晶片的需求呈現爆發式增長，並且對可靠性、安全性和長期穩定性有著極為嚴格的要求。先進封裝在車用感測器、車載資訊娛樂系統、先進駕駛輔助系統（ADAS）以及電動力傳動系統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。

汽車產業正處於「電動化」與「智慧化」的雙重轉型期，這不僅改變了整車製造模式，也讓半導體元件的重要性前所未有地提升。根據市調機構IHS Markit 預估，汽車半導體市場規模將從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10%，其中先進封裝技術的應用佔有舉足輕重的角色。

在電動化方面，動力控制系統是最關鍵的應用之一。隨著碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）等寬能隙半導體材料廣泛導入，功率模組能在高壓與高溫條件下高效運作。根據Yole Intelligence報告，車用SiC功率元件市場預計將從2022年的約15億美元，躍升至2028年的超過80億美元。然而，這些元件對封裝的散熱能力、可靠度與高電流承載能力提出更嚴苛要求，傳統封裝方式已經無法滿足，必須仰賴專為功率元件設計的先進模組封裝方案。

在智慧駕駛領域，自動駕駛與先進駕駛輔助系統（ADAS）對運算能力需求快速上升。汽車需要即時處理來自雷達、光達與攝影機等感測器的龐大數據，因此高效能 AI 晶片的導入勢在必行。這些晶片常透過2.5D或3D封裝技術整合 GPU 與專用加速器，以滿足低延遲與高安全性的要求。市調數據顯示，ADAS半導體市場將從2023年的210億美元成長至2030年的500億美元以上，封裝技術的創新將是支持其規模擴張的重要基礎。同時，小型化的系統級封裝（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整合更多功能。

圖二 : 現今汽車對半導體晶片的需求增長，並對可靠性、安全性和長期穩定性有著極為嚴格的要求。

如今車聯網（V2X）技術正逐步商用化，預計到2030年將有超過 70%的新車配備V2X通訊功能。這類應用對射頻模組的低功耗與高可靠度要求極高，特別是在高速移動與嚴苛環境下的長時間運作。先進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、震動與長期使用條件下仍能保持穩定。

綜合來看，先進封裝對汽車產業的意義已遠遠超越效能提升，它是驅動車輛安全、可靠與智慧化發展的根本。無論是強調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，還是推動自駕運算平臺的GPU與AI加速器異質整合，先進封裝正成為汽車半導體市場持續成長的關鍵引擎，並將在未來十年塑造全球智慧交通的競爭版圖。

先進封裝技術發展走向

觀察先進封裝技術的演變，先進封裝將不再只是晶片製程的延伸，而是推動半導體產業持續突破的核心引擎。隨著摩爾定律漸近極限，異質整合、多晶片模組（Chiplet）、3D堆疊與先進散熱解決方案將成為主流，帶動更高效能、更低功耗與更靈活的設計。預估先進封裝技術的發展將朝向三大方向邁進：

1.Chiplet標準化與建立生態系：透過Universal Chiplet Interconnect Express（UCIe）標準推動跨廠商互通，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，帶動新一波創新。

2.AI輔助封裝設計：封裝設計越來越複雜，未來將仰賴AI進行模擬與優化，提升散熱效率、降低延遲，並縮短產品設計週期。

3.永續低碳封裝：在ESG浪潮推動下，低碳材料、封裝回收與能源效率將成為廠商競爭的新焦點，先進封裝也將扮演「綠色半導體」的重要角色。

綜觀先進封裝的發展趨勢，可以看出它的角色已不再侷限於傳統「後段製程」的輔助定位，而是躍升為驅動半導體創新與應用落地的戰略核心。無論是支撐AI與HPC的極限運算，推動5G與IoT的大規模連結，還是守護汽車電子提高安全性與可靠度，先進封裝皆已成為不可或缺的關鍵基礎。

結語

展望未來，隨著Chiplet與異質整合技術逐漸成熟，先進封裝扮演的不只是補足摩爾定律的替代方案，而是開啟後摩爾時代的產業核心引擎。它將持續推動系統級創新，縮短技術落地的距離，加速新一代應用的普及。換言之，封裝將逐步從「技術支援」演變為「產業核心」，成為站上產業轉型浪潮最前線的推手，帶領全球半導體開啟下一個黃金時代。