聯電攻矽光子、世界搶電源管理 AI基建推動成熟製程結構性翻身

【文／呂泰德】

ＡＩ基礎建設從先進運算晶片向高速互連、電源管理及特殊製程擴散。聯電強化矽光子與特殊製程布局；世界則受惠資料中心電源管理晶片需求。

最新預估顯示，二○二六年全球ＡＩ伺服器出貨量年增率已由原先約二八％上修至接近三一％，主要動能來自大型雲端服務業者擴大資本支出與機櫃級ＡＩ系統需求升溫。隨著ＧＰＵ與ＡＩ加速器功耗持續提高，ＡＩ機櫃功率密度正快速攀升，以Nvidia GB200 NVL72為例，整櫃功耗約120kW，相關基礎設施設計已支援約132kW，而下一代平台更朝500kW乃至1MW級機櫃演進。當功率密度跨入數百kW甚至MW級後，既有資料中心從交流供配電、ＵＰＳ與電源供應器，到機櫃內48V或54V直流母線，再一路降壓至ＧＰＵ核心低電壓的供電鏈，都面臨轉換效率、銅導體用量、空間占用、散熱與瞬時負載管理的新挑戰，因此800V高壓直流供電正逐步成為下一代超高功率ＡＩ資料中心的重要技術方向。

ＡＩ需求催生成熟浪潮

當ＡＩ伺服器與機櫃功率密度提高，從電源轉換、穩壓到負載端供電，PMIC、MOSFET等功率元件的重要性同步提升，而支撐這些晶片的ＢＣＤ、高壓類比等特殊製程的廠商須具備工作電壓、轉換效率、可靠度、整合能力、成本及長期供貨能力。其中聯電的ＢＣＤ製程橫跨200mm與300mm晶圓，製程節點涵蓋○．五微米至五五奈米，可支援最高200V工作電壓，並整合類比、數位與功率元件，應用於DC-DC轉換、電池管理與馬達驅動等領域。聯電二六年第二季合併營收六八七．三億元，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％；晶圓出貨量季增十．六％，帶動產能利用率由七九％升至八五％。其中二二／二八奈米占晶圓營收比重由第一季三四％提高至三七％，二二奈米單一製程營收占比更達十七．五％，持續創高。

對成熟製程晶圓代工而言，產能利用率一直是決定獲利的重要變數。晶圓廠具有高度資本密集特性，廠房、設備折舊、廠務系統，以及相當部分的工程與間接人力支出，都屬固定或半固定成本，因此當產能利用率由七、八成逐步提高至九成附近時，新增晶圓出貨可以分攤既有固定成本，單位製造成本下降。目前，全球前十大晶圓代工廠八吋產能利用率已由二五年約八○％回升至二六年約八八％，下半年預估進一步接近九○％，而晶圓廠也持續將有限產能由部分顯示驅動、ＣＩＳ等相對低毛利應用轉向PMIC、BCD與功率元件。

聯電雙軌擴產矽光子

當傳輸速率持續提高、距離逐步拉長，傳統電氣互連面臨的訊號完整性、功耗與散熱壓力會愈來愈明顯，因此ＡＩ資料中心的高速互連正加快由銅線向光纖延伸。在這一背景下，矽光子成為下一代ＡＩ高速互連的重要半導體技術之一，其核心概念是利用CMOS相容的半導體製造能力，把原本分散的光學功能整合到晶圓上的光子積體電路，也就是ＰＩＣ，藉此提高光互連的頻寬密度、能源效率與量產能力。聯電已經由技術布局跨入客戶產品量產。二六年七月，聯電與新加坡矽光子ＩＣ設計公司Silith宣布完成首批量產光子積體電路晶圓交付，產品由聯電新加坡十二吋晶圓廠製造，支援Silith的1.6T矽光子平台，主要瞄準ＡＩ及超大規模資料中心高速光互連需求。雙方結合Silith的矽光子架構與聯電的ＳＯＩ晶圓製造及製程整合能力，約一八個月便將平台由開發階段推進至量產就緒，且已達到量產等級的良率與可靠度，並取得大型雲端基礎設施客戶認證。此外，二五年底聯電已取得imec的iSiPP300矽光子製程技術授權，準備建立自有十二吋矽光子平台，並規劃自二七年起開放客戶進行產品開發。聯電同時表示，未來將結合矽光子與先進封裝技術，支援CPO與Optical I/O等更高整合度的光互連架構。

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