AI晶片功耗5年飆6倍！台積電揭密下一代封裝：散熱與供電瓶頸，為何解法都是「向晶片靠攏」？|數位時代 BusinessNext

「我們估計，單一封裝的總功耗將增加約6倍。」台積電先進封裝研發處長陳燕銘在SEMICON Taiwan 2026異質整合國際高峰論壇指出，隨著CoWoS封裝尺寸持續擴大、SoIC 3D堆疊增加，從2024年至2029年，AI封裝需要處理的功耗將快速攀升。

台積電預估單一封裝內的運算電晶體規模可提高約48倍，HBM總頻寬則增加超過34倍。隨著更多高功率元件集中在同一個封裝，供電與散熱也成為下一代AI封裝的兩大挑戰。

為解決這兩大問題，台積電提出的技術方向是盡量把相關元件往晶片靠近。供電端讓電容、穩壓器更接近運算晶片，散熱端則讓冷卻系統更貼近發熱位置，分別降低送電損耗與熱傳遞阻力。

封裝規模持續擴大，5年功耗估增6倍

陳燕銘指出，從2024年至2029年，CoWoS封裝尺寸將從3.3倍光罩擴大至超過14倍光罩，隨著整合的運算邏輯增加，單一封裝內的運算電晶體規模預計提高約48倍。

在記憶體方面，台積電透過增加HBM顆數、提高每顆HBM的I/O數量，以及提升單一I/O的傳輸速率，拉高整個封裝的記憶體頻寬。陳燕銘指出，2024年至2029年間，單一封裝的HBM總頻寬預估增加超過34倍，其中I/O數量約增加一倍，每個I/O的傳輸速度則提高約6倍。

當運算晶片、HBM與3D堆疊的整合規模持續提高，單一封裝需要處理的功率也快速增加。陳燕銘指出，CoWoS與SoIC 3D堆疊會顯著提高系統功耗，因此「供電」與「散熱」成為下一代AI封裝必須同步處理的兩項挑戰。

挑戰一：供電損耗快速增加

為解決供電挑戰，台積電正在把電容、穩壓器等元件移得更靠近運算晶片，縮短電力從電路板送進封裝的距離。AI晶片功率愈高，需要輸送的電流也愈大，電流經過的路徑愈長，沿途產生的損耗也會愈明顯。

目前典型HPC AI系統的穩壓器通常設置在PCB，也就是電路板上，再將電力送進封裝中的運算晶片。陳燕銘舉例：「從600瓦增加到1400瓦，電力損耗將增加超過5倍。」原因在於導線上的電力損耗與電流平方相關，當晶片功率提高、需要輸送更大的電流，損耗增加的速度也會更快。

大電流也會增加供電穩定度的挑戰。陳燕銘指出，當供電過程中的電壓下降過大，可能讓電路運作速度降低，嚴重時甚至影響正常運作。因此，高功率AI晶片除了需要更多電力，也必須確保電力能穩定送到晶片。

台積電目前其中一個做法，是增加靠近晶片的電容。電容可以暫時儲存電力，在晶片瞬間需要大量電流時快速補上，但SoC本身面積有限，可配置的高密度電容受到限制，因此台積電進一步將高密度電容整合進中介層，增加可配置的容量。

陳燕銘也表示：「但這還不夠。」再往下一步，台積電研究把原本位於PCB上的穩壓器移得更靠近運算晶片，讓電源轉換的位置進入封裝，縮短大電流需要經過的路徑，降低送電過程中的損耗。

挑戰二：散熱已成問題

散熱方面，台積電同樣朝縮短與晶片距離的方向發展。首先是從封裝材料與結構改善散熱效率，陳燕銘指出，透過封裝蓋板、材料與晶片配置等調整，台積電已在CoWoS系統展示最高約40%的接面至環境熱阻改善。熱阻可以理解成熱從晶片往外傳遞時遇到的阻力，熱阻降低，晶片產生的熱就更容易傳到外部冷卻系統。

隨著AI晶片功耗持續增加，下一步則是讓冷卻液更靠近發熱位置。目前常見的液冷方式，是在封裝上方裝設冷板，讓冷卻液流過冷板並帶走熱能。不過，晶片與冷板之間仍隔著封裝蓋板與導熱介面材料（Thermal Interface Material，TIM），熱必須先穿過這些材料，才能傳到冷卻液。

台積電正在研究把微流道（microchannel）直接整合進封裝蓋板。微流道是讓冷卻液流動的細小通道，直接做進封裝後，可以讓冷卻液更靠近晶片，同時將原本兩層TIM減少至一層，降低熱傳遞過程中的阻力。台積電也持續研究更進一步的液冷方式，提高高功率晶片的散熱能力。

更長期來看，陳燕銘表示，「最終目標是完全消除TIM材料的使用」，進一步將封裝與冷板整合，並讓微流道更靠近晶片背面，減少熱傳遞途中需要經過的材料。不過，這部分仍屬前瞻方向，此次並未公布量產時程。

隨著單一AI封裝能整合的運算規模持續提高，供電與散熱的設計也必須跟著改變。台積電在供電端把電容、穩壓器移得更靠近運算晶片，散熱端則讓冷卻系統更接近發熱位置，以降低送電損耗與熱傳遞阻力，因應AI封裝功耗持續攀升帶來的壓力。

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責任編輯：李先泰

從工作、娛樂到各種智慧服務，網路早已成為現代生活不可或缺的基礎設施。而人們對行動網路的期待也不再只是「連得上」，更希望無論身處室內外場域，都能享有穩定、流暢且一致的連線體驗。尤其 AI 時代來臨，從手機到無人搬運車、機器人與各種智慧設備，對高速、穩定網路的需求只會愈來愈高。

這也讓 5G 室內覆蓋逐漸成為一塊不可忽視的市場需求。中華電信 5G 加速器團隊阿米索拉（AMOESO）看準這股趨勢，推出5G室內分散式天線系統（5G DAS），並借助中華電信長期累積的電信專業、場域資源與第一線服務經驗，重新調整產品規格、市場定位與商業模式，讓創新技術更貼近使用者需求，進而加速擴大市場版圖。

技術做到一百分，市場卻不買單：阿米索拉發現兩大營運盲點

「我們一開始推出的產品，其實充滿技術人的迷思，只顧著把技術做到極致，卻忽略了市場是否真的需要，」阿米索拉執行長邱創群笑著說，回頭來看，團隊早期主要踩到了兩個盲點。

第一是找錯目標市場。阿米索拉原本鎖定已經建置 4G 室內覆蓋設備的舊建物，推出可沿用既有設備、由 4G 無痛升級至 5G 的產品。然而，產品實際推向市場後，團隊才發現，這群客戶並沒有強烈的網路升級動機；相較之下，尚未建置室內行動網路覆蓋的商辦大樓、住宅社區與新建築，反而展現出更明確的需求。

第二則是習慣從技術角度去定義產品，而非從市場需求反推規格。由於團隊成員多為研發背景，在制定產品規格時，主要延續過去的 4G 經驗，也習慣追求更高規格、更完整的功能；然而，技術做到一百分，不代表市場就會買單。團隊後來才意識到，比追求「頂規」更重要的是，讓產品符合客戶需求、且價格負擔得起，這才是技術走向市場的關鍵。

從產品規格到商業模式，中華電信助阿米索拉打開更大市場

這兩個盲點，導致阿米索拉的市場拓展速度一直不如預期，如何跳脫研發團隊視角，真正理解客戶需要什麼、願意為什麼買單，成為團隊下一步必須突破的關卡。

加入中華電信 5G 加速器後，這道關卡開始有了突破口。邱創群表示，透過5G 加速器牽線，阿米索拉得以直接對接中華電信，從第一線電信營運商與真實市場的視角，重新檢視產品規格、市場定位與價格服務包裝，跳脫過去單從研發角度思考產品的盲點。團隊也因此重新調整產品方向，將目光從金字塔頂端客戶，轉向更廣大的新建築、中小型企業與住宅市場。

「中華電信長期服務企業客戶、建商與一般使用者，最清楚終端市場真正需要什麼，」邱創群表示。憑藉長期累積的網路規劃經驗與第一線市場洞察，中華電信協助阿米索拉重新校準產品規格，在技術效能、實際需求與價格之間找到更適切的平衡點，讓產品更貼近客戶真正的使用情境。

更重要的是，中華電信帶來的第一線市場回饋，也讓阿米索拉看見另一個過去沒有注意到的問題：客戶不買單，不一定是沒有需求，而是導入門檻太高，無法一次負擔全部的建置費用。舉例來說，許多住宅社區都有改善地下室等公共空間行動網路覆蓋的需求，若要由管委會編列預算採購設備，不僅可能面臨預算不足的窘境，還有可能卡在冗長的決策與開會流程，最後往往無疾而終。

面對這些沒有被滿足的需求，阿米索拉進一步與中華電信討論出新的商業模式，以設備租賃取代一次性採購，將初期建置成本轉為定期支付的租金，希望降低社區與企業的導入門檻。為此，阿米索拉甚至新增租賃相關營業項目，從過去以設備買賣為主的模式，延伸至訂閱與租賃型服務，讓更多「有需求、卻跨不過採購門檻」的客戶有機會導入，也為室內 5G 覆蓋打開更廣大的市場。

從 POC 到 Scale-up，中華電信助阿米索拉跨過信任門檻

「對我們而言，中華電信不只是合作夥伴，也可能是未來最大的客戶與市場通路，」邱創群說，中華電信除了協助阿米索拉調整產品規格、創新商業模式，也進一步尋找合適的驗證場域，希望透過實際場域完成 POC、產品認證與入網驗證，未來才能快速複製既有模式，大幅縮短產品導入與市場拓展的時間，預計年底前可完成第一個合作案。

除了與中華電信合作，阿米索拉也積極接觸中華電信各地營運處，目前已與台北、新北、新竹等營運單位建立合作管道，並鎖定新建案、企業廠辦及社會住宅等多元案場展開部署規劃，將產品推廣到更多場域。

而這些合作之所以能快速展開，邱創群認為，關鍵在於 5G 加速器讓阿米索拉能夠快速跨過新創最難突破的「信任門檻」。過去，阿米索拉也想與中華電信合作，卻卡在不知道該向哪個單位、哪個人敲門；加入 5G 加速器後，不僅有了對接中華電信內部不同單位的入口，更能藉由中華電信的品牌影響力，加速建立內外部對阿米索拉的信任與認同。無論接觸潛在客戶、合作夥伴或投資人，都比過去單靠陌生開發更有效率。

這份信任，也進一步反映在募資成果上。「中華電信願意把我們納入加速器，本身就代表對這個市場方向與團隊能力的認同。」邱創群坦言，來自中華電信的肯定，也提升投資人對阿米索拉的信心，使公司順利完成新一輪 4,000 萬元的募資，實收資本額進一步突破 7,000 萬元。

阿米索拉的故事，是中華電信 5G 加速器與新創共創的縮影。透過技術能力、場域資源與市場經驗的分享，中華電信陪伴新創跨越從 POC 走向 Scale-up 的階段，讓創新不只停留在技術驗證，更能轉化為真正被市場需要的產品與服務，進而壯大台灣 5G 創新生態系，讓電信產業的能量成為推動創新成長的重要力量。