AI晶片愈做愈複雜 先進封裝帶動測試與設備需求升級

AI晶片持續朝多晶粒與異質整合發展，先進封裝需求快速增加，也同步推升測試難度與設備需求。

AI與高效能運算持續推高先進製程投資，但晶片製造完成後，如何把多顆晶粒整合在一起，並確保高速運算下的效能、功耗與穩定性，同樣成為量產的重要環節。隨著CoWoS、SoIC等先進封裝擴產，資本支出也開始往封裝、測試與相關設備延伸。

先進封裝在資本支出占比提高

AI晶片需求持續增加，晶圓代工龍頭2026年資本支出已由年初預估的520億至560億美元，上調至600億至640億美元。官方說明，上調主因之一就是客戶需求持續增加，帶來更大的產能擴充壓力。

資本支出的配置也開始反映半導體製造重心的變化。約70%至80%投入先進製程，約10%用於特殊製程，另外約10%至20%則配置於先進封裝、測試、光罩製作及其他項目。相較過去晶圓製程扮演主要角色，後段製程的重要性正在提高。

台積電在7月法說會也提到，後段相關資本支出長期約占10%至20%，實際配置會依產能瓶頸彈性調整。部分客戶產品需要更多測試機台，因此資金可能增加投入測試或封裝設備。

多晶粒架構推升先進封裝需求

AI GPU、AI ASIC與高效能運算晶片的設計愈來愈複雜，單靠製程微縮已難以滿足所有效能需求，多晶粒設計逐漸普及。不同功能的晶粒透過CoWoS、SoIC等2.5D或3D封裝技術整合，可以提高運算密度，同時縮短晶片與高頻寬記憶體之間的資料傳輸距離。

產業預估顯示，全球先進封裝市場規模至2028年可能突破780億美元；2026年至2034年間，全球2.5D與3D封裝市場預估年複合成長率約10.2%。

產能也在快速增加。CoWoS產能2025至2026年間預計增加約50%，2027年仍有進一步擴充規畫。AI晶片持續朝更大封裝尺寸、更多晶粒與更多高頻寬記憶體整合發展，先進封裝需要處理的訊號、功耗與散熱問題也跟著增加。

SEMI今年7月公布的最新設備展望也提供另一項產業數據。2026年全球半導體設備銷售額預估達1,659億美元、年增23.2%，到2028年進一步增至2,295億美元；AI帶動的先進邏輯、高頻寬記憶體與後段製程投資，是主要成長來源。

測試時間拉長至傳統晶片2至3倍

封裝結構變複雜後，測試項目也跟著增加。傳統單顆晶片完成後，主要確認電性與基本功能；2.5D、3D與異質整合則把多顆晶粒、高頻寬記憶體與封裝基板整合在一起，需要進一步確認高速訊號、功耗、散熱與長時間穩定性。

AI多晶片模組的測試時間可能增加至傳統邏輯晶片的2至3倍。測試時間拉長後，同樣數量的晶片需要占用更多機台時間，測試站數量與設備需求也會跟著增加。逐字稿預估，2026年半導體測試設備需求可成長15%以上。

SEMI在2026年7月已將全球半導體測試設備銷售額預估上修至153億美元、年增31%，高於這份內容原先引用的15%以上；2028年市場規模預估進一步達208億美元。SEMI列出的成長原因包括元件複雜度提高、先進與異質封裝普及，以及AI與高頻寬記憶體對效能與可靠度的要求增加。

封裝附加價值隨測試難度提高

測試需求增加也改變後段製程的工作內容。CoWoS、SoIC等先進封裝完成後，仍需要確認高速訊號、功耗、散熱與可靠度；封裝尺寸擴大、晶粒數量增加後，需要驗證的項目也比傳統封裝更多。

SEMI今年8月公布的產業調查進一步指出，先進邏輯、高頻寬記憶體與高效能運算正在提高測試強度，系統級測試、老化測試與可靠度篩選需求同步升溫。台灣量測產業2025年產值已達1,936億元、創歷史新高，2026年前五個月再年增32.8%。

晶圓製造商也開始直接感受到測試設備不足。台積電在7月法說會表示，部分客戶產品需要更多測試機台，甚至出現測試機台供給吃緊的情況，因此後段資本支出會依實際瓶頸，在封裝與測試之間彈性調整。

AI資本支出從製程延伸至後段設備

這一輪半導體資本支出擴張，已經不只集中在晶圓製造。先進製程產能增加後，多晶粒架構需要更多先進封裝，封裝複雜度提高又增加測試時間與設備使用量，資本支出因此一路延伸到封裝、測試與量測環節。

SEMI最新預估中，2026年晶圓廠設備市場仍是最大宗，但後段設備增速相當突出：測試設備銷售額預估年增31%，組裝與封裝設備則年增9.6%；兩者至2028年預估分別達208億與86億美元。

AI晶片從單顆大型晶片逐步走向多晶粒與異質整合後，製造難度已經沿著製程一路延伸至封裝與測試。晶圓產能持續擴充的同時，封裝能不能跟上、測試時間能不能縮短，以及設備供給能不能支撐更複雜的晶片量產，都會影響AI晶片實際出貨速度。