AI基础建设从先进运算晶片向高速互连、电源管理及特殊制程扩散。联电强化矽光子与特殊制程布局;世界则受惠资料中心电源管理晶片需求。
【文/吕泰德】
最新预估显示,二○二六年全球AI伺服器出货量年增率已由原先约二八%上修至接近三一%,主要动能来自大型云端服务业者扩大资本支出与机柜级AI系统需求升温。随著GPU与AI加速器功耗持续提高,AI机柜功率密度正快速攀升,以Nvidia GB200 NVL72为例,整柜功耗约120kW,相关基础设施设计已支援约132kW,而下一代平台更朝500kW乃至1MW级机柜演进。
当功率密度跨入数百kW甚至MW级后,既有资料中心从交流供配电、UPS与电源供应器,到机柜内48V或54V直流母线,再一路降压至GPU核心低电压的供电链,都面临转换效率、铜导体用量、空间占用、散热与瞬时负载管理的新挑战,因此800V高压直流供电正逐步成为下一代超高功率AI资料中心的重要技术方向。
AI需求催生成熟浪潮
当AI伺服器与机柜功率密度提高,从电源转换、稳压到负载端供电,PMIC、MOSFET等功率元件的重要性同步提升,而支撑这些晶片的BCD、高压类比等特殊制程的厂商须具备工作电压、转换效率、可靠度、整合能力、成本及长期供货能力。
其中联电的BCD制程横跨200mm与300mm晶圆,制程节点涵盖○.五微米至五五奈米,可支援最高200V工作电压,并整合类比、数位与功率元件,应用于DC-DC转换、电池管理与马达驱动等领域。联电二六年第二季合并营收六八七.三亿元,季增十二.六%、年增十七%,毛利率由第一季二九.二%提高至三二.五%;晶圆出货量季增十.六%,带动产能利用率由七九%升至八五%。其中二二/二八奈米占晶圆营收比重由第一季三四%提高至三七%,二二奈米单一制程营收占比更达十七.五%,持续创高。
对成熟制程晶圆代工而言,产能利用率一直是决定获利的重要变数。晶圆厂具有高度资本密集特性,厂房、设备折旧、厂务系统,以及相当部分的工程与间接人力支出,都属固定或半固定成本,因此当产能利用率由七、八成逐步提高至九成附近时,新增晶圆出货可以分摊既有固定成本,单位制造成本下降。
目前,全球前十大晶圆代工厂八吋产能利用率已由二五年约八○%回升至二六年约八八%,下半年预估进一步接近九○%,而晶圆厂也持续将有限产能由部分显示驱动、CIS等相对低毛利应用转向PMIC、BCD与功率元件。
联电双轨扩产矽光子
当传输速率持续提高、距离逐步拉长,传统电气互连面临的讯号完整性、功耗与散热压力会愈来愈明显,因此AI资料中心的高速互连正加快由铜线向光纤延伸。在这一背景下,矽光子成为下一代AI高速互连的重要半导体技术之一,其核心概念是利用CMOS相容的半导体制造能力,把原本分散的光学功能整合到晶圆上的光子积体电路,也就是PIC,借此提高光互连的频宽密度、能源效率与量产能力。
联电已经由技术布局跨入客户产品量产。二六年七月,联电与新加坡矽光子IC设计公司Silith宣布完成首批量产光子积体电路晶圆交付,产品由联电新加坡十二吋晶圆厂制造,支援Silith的1.6T矽光子平台,主要瞄准AI及超大规模资料中心高速光互连需求。双方结合Silith的矽光子架构与联电的SOI晶圆制造及制程整合能力,约一八个月便将平台由开发阶段推进至量产就绪,且已达到量产等级的良率与可靠度,并取得大型云端基础设施客户认证。
此外,二五年底联电已取得imec的iSiPP300矽光子制程技术授权,准备建立自有十二吋矽光子平台,并规划自二七年起开放客户进行产品开发。联电同时表示,未来将结合矽光子与先进封装技术,支援CPO与Optical I/O等更高整合度的光互连架构。(全文未完)
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