當人工智能模型由雲端逐漸下沉至手機、智能手錶及智能眼鏡等終端設備,本地運算日益普及,邊緣AI運算的突破成為焦點。關鍵技術之一為Wafer-on-Wafer(WoW)晶圓堆疊技術,以三維封裝方案推動芯片“上下晶圓”垂直堆疊,提升運算能力與帶寬,實現輕量化的AI模型運作,提升即時、隨地、即用的AI使用體驗。
摩根士丹利最新研究指出,WoW技術可實現10至100倍的內存帶寬提升,同時降低功耗超過90%,並縮小封裝體積,有望突破邊緣AI發展瓶頸。預計市場規模將從2025年約10億美元激增至2030年約600億美元,復合年增長率達257%。
WoW技術預計將加速邊緣AI裝置普及,尤其應用於AI電腦、智能手機及智能眼鏡等領域。隨著技術成熟與供應鏈協作加強,具備先發優勢的內存廠商將受惠於這波技術浪潮。
WoW堆疊技術解析:解決哪些核心痛點?
簡言之,WoW是一種三維晶圓封裝技術,類似台積電的SoIC封裝。它將處理器芯片與內存芯片如餃子般緊密堆疊,顯著縮短兩者間距離,從而實現更快速的帶寬、更低的功耗及更小的體積。
目前主流傳統AI運算(尤其是生成式AI)對帶寬和效率需求極高。例如雲端訓練多採用高帶寬存儲(HBM)+GPU組合,面臨功耗高(數百瓦)、封裝複雜、成本昂貴的問題,難以塞入手機或智能眼鏡內。
終端AI亦稱為本地AI或邊緣AI,強調裝置能即時運算、即用即得,如手機上即時語音翻譯、智能眼鏡識別街景物體並顯示導航路線,以及本地運行大型AI模型實現寫作和編程無延遲體驗。
而要實現上述終端AI體驗,關鍵是具備更強大且省電的AI晶片。WoW堆疊技術即是這一突破的核心:
- 提升內存帶寬10至100倍
- 最大功耗降低90%
- 封裝體積更小,方便塞入邊緣設備
以國內愛普半導體的VHM技術為例,已於加密礦機實現量產,未來將拓展至AI手機、PC、智能眼鏡等。
巨大的市場潛力:2030年規模望達600億美元
摩根士丹利預測,WoW技術市場將迎來爆發式增長。在基準情景下,WoW總可尋址市場規模(TAM)將由2025年的約10億美元增長至2030年的約600億美元,復合年增長率超過257%。2027年為初步放量關鍵年,主力促進智慧手機、PC及汽車應用採用WoW技術。
汽車領域預計從2026年下半年開始搭載,其他應用則緊隨其後於2027年逐步跟進。摩根士丹利預期,WoW技術將在2030年使細分內存市場規模翻倍,市場樂觀情境預計可實現三倍成長。
技術發展與供應鏈協作日趨成熟
摩根士丹利強調,WoW技術生態系統日益成熟。多家華中地區企業已申請WoW專利,並宣傳自有解決方案。愛普半導體與台積電、聯電等晶圓代工廠合作,實現量產;華潤雙層堆疊技術已成熟,可支援3B至7B型號,兆易創新與長江存儲合作推動4層堆疊,亦具備8層堆疊路線圖。
摩根士丹利指出,供應鏈合作比過去更緊密,主要由SoC客戶推動,需更有效解決邊緣AI瓶頸。設計流程必須結合內存、邏輯芯片設計公司與晶圓代工緊密協作,因為DRAM需堆疊於XPU(邏輯芯片)上下,技術耦合度高。
WoW與HBM:互補而非競爭
摩根士丹利亦指出WoW技術面臨兩大挑戰,先是與移動HBM的競爭,但兩者應用場景不同:HBM主用於邊緣設備主處理器,WoW主用於與主處理器配套的獨立神經處理單元(NPU),因此不直接競爭。
其次是技術發展風險,包括封裝技術成熟度低於預期、SoC開發周期延長以及供應鏈夥伴關係延緩等。
在市場風險方面,消費需求變化及半導體市場調整皆可能影響WoW採用速度,而關稅亦可能推高AI設備成本,從而拖慢邊緣AI普及進程。
參考資料:摩根士丹利分析報告、台積電技術資料、愛普半導體公開資料及行業報告
市場重要性與影響評估: 高影響 — WoW(Wafer-on-Wafer)堆疊技術代表半導體封裝的重大突破,將深刻改變邊緣AI運算市場格局,推動AI晶片性能和能效大幅提升,並帶動相關產業鏈擴張與市場規模爆發性增長。
影響範圍: 全球 — WoW技術影響涵蓋全球半導體產業,尤其是AI晶片、智能手機、智能眼鏡及汽車電子等領域。
影響時長: 中長期 — 2025年至2030年為市場快速成長期,技術成熟與普及將持續推動市場規模倍增,屬於結構性長期趨勢。
市場敏感度: 部分已被市場認知,但技術細節與供應鏈協同成熟度仍被低估,未來市場擴張速度與規模可能超出預期。投資策略:
- 中線(3-12個月):關注具備WoW技術研發與量產能力的半導體封裝與晶圓代工企業,例如台積電(TSMC 2330.HK)、日月光投控(ASX 3711.TW),受益於技術成熟與產能擴張。
- 長線(12個月以上):投資專注於邊緣AI應用的晶片設計公司及AI硬件供應鏈,包括智能手機晶片(如高通 Qualcomm QCOM)、智能眼鏡及汽車電子領域,受惠於WoW技術帶來的性能提升與功耗降低。
- 長線(12個月以上):配置與AI及半導體相關的ETF,如Global X Artificial Intelligence & Technology ETF (AIQ)及iShares Semiconductor ETF (SOXX),分享整體產業成長紅利。
風險:
- 技術成熟度與量產挑戰:WoW堆疊技術封裝複雜,供應鏈協同與良率提升存在不確定性,可能影響推廣速度。
- 市場需求波動與成本壓力:AI設備成本提升及終端市場需求變化可能拖慢WoW技術普及,且稅務及政策調整可能增加成本。
- 競爭技術風險:與HBM等高帶寬記憶體技術存在競爭,市場接受度與應用場景差異可能影響WoW技術的市場份額。
其他觀點:
- 部分分析師認為WoW技術將與HBM形成互補而非直接競爭,兩者在不同邊緣AI設備中各有優勢,市場將呈多元發展。
- 技術供應鏈成熟度將是關鍵,強調SoC設計公司與晶圓代工廠的密切合作,才能最大化WoW技術的效益。