AI芯片供电走向封装内部，联电携手爱普布局硅电容

AI芯片的供电设计，正在从电路板延伸至芯片封装内部。

GPU、ASIC等计算芯片的功耗不断提高，封装内部集成的计算芯粒和高带宽内存（HBM）越来越多，如何缩短供电路径、稳定电压，已成为先进封装设计需要解决的问题之一。硅电容凭借较低的寄生电感和较高的集成灵活性，开始进入这一领域。

近日，联华电子（UMC）与爱普科技（AP Memory）宣布开展技术与制造合作，共同开发面向人工智能和高性能计算（HPC）系统的先进供电解决方案。双方将联电的深沟槽电容（DTC）代工技术、晶圆制造能力，与爱普科技的硅电容设计和系统级整合技术结合起来，满足下一代数据中心对电源效率和稳定性的要求。

这项合作已经取得初步进展。双方披露，爱普科技的S-SiCap Gen2D分立式硅电容设计于2026年第三季度完成投片和初步功能验证。接下来，产品将进入封装基板中的系统级性能与可靠性测试，覆盖不同的电容量和工作电压需求。双方还在评估将合作拓展至电容嵌入式中介层和封装底面电容等方案。

AI芯片对供电稳定性的要求，与其工作负载和封装结构密切相关。

GPU和ASIC在执行计算任务时，电流需求可能快速变化。供电系统需要及时补充瞬态电流，避免电压出现较大波动。电源网络中的寄生电感会影响响应速度，电容距离计算芯片越远，电流回路通常越长，供电响应也越容易受到影响。

传统数据中心供电系统大量使用多层陶瓷电容（MLCC），承担电路板级的滤波、去耦和电压稳定任务。这类元件具有成熟的制造工艺、较大的供货规模和成本优势，仍是服务器电源系统的重要组成部分。

但在先进封装中，情况变得更加复杂。一颗AI加速器可能集成计算芯粒、I/O芯片和多组HBM，还需要通过硅中介层与封装基板建立密集互连。封装内部不同芯片和供电区域对瞬态响应的要求各不相同，仅依靠电路板上的电容，难以覆盖所有近芯片供电需求。

硅电容因此获得了新的应用空间。这类电容基于硅晶圆制造，可以利用薄膜介质和深沟槽等结构提高单位面积的电容量，并具备较低的等效串联电感（ESL）等特性。将硅电容布置在计算芯片附近，或嵌入封装基板和硅中介层，可以缩短供电回路，帮助抑制瞬态电压波动和高频噪声。

据TrendForce的分析，硅电容与MLCC在AI服务器电源系统中承担不同层级的任务。MLCC仍然主要用于电路板和电源模块等位置，硅电容则更适合先进封装内的近芯片去耦。两者可以配合使用，共同满足AI加速器日益复杂的供电需求。

联电与爱普科技此次合作，覆盖硅电容设计和晶圆制造两个环节。

联电是全球晶圆代工企业之一，业务涵盖逻辑、混合信号、高压、嵌入式非易失性存储器、射频绝缘体上硅（RF-SOI）及BCD等特色工艺。其深沟槽电容技术可以通过在硅材料中构建深沟槽结构，增加有效电极面积，在有限空间内实现较高的电容密度。

对于封装内部的供电设计而言，这种工艺为电容集成提供了更多选择。电容可以根据具体系统架构布置在封装基板、硅中介层或封装底面，以适应不同的空间、电压和电容量要求。

爱普科技则是一家无晶圆厂半导体设计企业，业务涉及定制化存储器设计、IP解决方案和硅电容产品。公司的产品线包括物联网存储器IoTRAM、AI存储解决方案VHM，以及S-SiCap硅电容。

此次合作中，爱普科技负责硅电容设计，联电提供深沟槽电容工艺和晶圆制造支持。爱普科技总裁Ivan Hong表示，采用DTC技术的定制化S-SiCap产品完成投片和初步晶圆验证，说明相关设计具备进一步验证可制造性的基础。联电则希望通过与爱普科技合作，推动相关供电方案进入市场。此次合作中，爱普科技负责硅电容设计，联电提供深沟槽电容工艺和晶圆制造支持。

双方接下来的工作重点，是验证硅电容集成至封装基板之后的系统级表现。单个电容完成初步功能验证，只代表产品开发取得阶段性进展，实际应用还需要考察封装集成后的性能和可靠性。

联电的供电解决方案规划也不局限于分立式硅电容。公司表示，其技术路线还包括嵌入式硅电容，以及内部电压调节器等有源器件。联电还将利用先进封装能力提高电源元件的集成密度，并继续投资相关制造产能，以适应下一代数据中心对电压和电容量提出的更高要求。

除当前的S-SiCap产品外，双方也在探索电容嵌入式中介层和封装底面电容等方案。不同的集成位置意味着不同的封装设计和制造要求，能否适应多种系统架构，将影响这类产品的后续应用范围。

硅电容在AI基础设施领域的商业化进展，已有其他产业链企业提供参考。

2026年5月，三星电机宣布与一家全球大型企业签订硅电容供应合同，合同金额约为1.5万亿韩元，供货期为2027年1月至2028年12月。这是三星电机硅电容业务取得的首个大规模供货成果。公司表示，相关产品将用于AI服务器GPU、HBM等高性能半导体封装内部，帮助提高供电稳定性。

这笔合同反映出，硅电容已经获得大型客户的实际采购需求。对于相关厂商来说，竞争除了电容本身的电气性能，还涉及产品设计、制造能力、封装协同及客户验证。

硅电容仍然面临成本、供货规模和客户认证周期等挑战。特别是先进封装方案需要芯片设计、晶圆制造与封装环节紧密配合，产品能否通过客户验证并进入规模化供货，决定了技术需求能否转化为稳定的商业收入。

AI芯片的供电设计已经延伸到先进封装内部，硅电容也因此获得了新的应用机会。对于联电而言，这项合作能够进一步拓展其深沟槽电容与先进封装技术的应用场景，对于爱普科技而言，与晶圆代工厂协作则为S-SiCap产品推进制造和系统级验证提供了支撑。后续测试结果和客户导入进度，将成为观察这项合作能否走向量产的重要依据。