TSMC CoPoS: แผนท้าชิงบัลลังก์ Panel-Level Packaging จากซัมซุง

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังเผชิญกับการปฏิวัติด้านบรรจุภัณฑ์ครั้งใหญ่ และ TSMC กำลังวางเดิมพันครั้งสำคัญกับเทคโนโลยี Panel-Level Packaging (PLP) [บรรจุภัณฑ์ระดับแผง] เพื่อทำลายความได้เปรียบของซัมซุง และแก้ไขปัญหาคอขวดด้านกำลังการผลิตในเทคโนโลยี CoWoS ซึ่งเป็นเทคโนโลยีหลักของบริษัท หัวใจสำคัญของการเดินเกมนี้คือ CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate) ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มใหม่ที่เข้ามาแทนที่แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนทรงกลมแบบดั้งเดิมด้วยแผงสี่เหลี่ยม เพื่อบรรจุชิป AI ในจำนวนที่มากขึ้นด้วยต้นทุนที่ถูกลง ขณะนี้สายการผลิตนำร่องได้เริ่มดำเนินการแล้ว แต่เส้นทางสู่การผลิตจำนวนมากยังไม่ชัดเจน

อะไรที่ทำให้ CoPoS แตกต่าง

CoPoS คือคำตอบของ TSMC ต่อขีดจำกัดในการขยายขนาดของบรรจุภัณฑ์ระดับแผ่นเวเฟอร์ แทนที่จะใช้แผ่นเวเฟอร์กลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 300 มม. เทคโนโลยีนี้ใช้แผงสี่เหลี่ยมจัตุรัส (Panel) ขนาด 310 มม. × 310 มม. และจะพัฒนาไปสู่ขนาดที่ใหญ่ขึ้นอีกในอนาคต การเปลี่ยนแปลงรูปทรงจาก "วงกลม" เป็น "สี่เหลี่ยม" สร้างความแตกต่างอย่างน่าทึ่ง เพราะพื้นที่ใช้สอยบนแผงสี่เหลี่ยมมีมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้บรรจุชิปได้จำนวนมากกว่าต่อหนึ่งแผ่น ส่งผลให้ต้นทุนต่อชิปลดลง

แพลตฟอร์มนี้ผสานรวมเทคโนโลยี CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) อันเป็นที่ยอมรับของ TSMC เข้ากับเทคนิค Fan-Out Panel-Level Packaging (FOPLP) ผลลัพธ์คือระบบที่ถูกออกแบบมาแต่ต้นเพื่อรองรับขนาดของแผ่นเชื่อมต่อระหว่างชิป (Interposer) ที่ใหญ่มากและการรวมชิปเล็ก (Chiplet) หลายตัว ซึ่งเป็นสิ่งที่ชิปประมวลผล AI รุ่นต่อไปต้องการ Nvidia ถูกมองว่าเป็นลูกค้ารายแรกๆ ที่สำคัญ โดยคาดว่า CoPoS จะสนับสนุนการผลิตหน่วยประมวลผล AI ในยุค Rubin ซึ่งจะมาแทนที่ Blackwell

TSMC เปิดตัวผลิตภัณฑ์ CoPoS ขนาด 310 มม. × 310 มม. ในงานสัมมนาเทคโนโลยีอเมริกาเหนือประจำปี 2025 โดยตั้งเป้าจะเริ่มจัดส่งผลิตภัณฑ์ภายในสิ้นปี 2028

จากสายการผลิตนำร่องสู่การผลิตจำนวนมาก: ไทม์ไลน์ที่ยังไม่ลงตัว

การเริ่มเดินเครื่อง CoPoS ดำเนินไปในสองแนวทาง แนวทางแรกคือสายการผลิตนำร่องซึ่งเดินหน้าไปตามกำหนดการ การส่งมอบอุปกรณ์ให้กับทีมวิจัยและพัฒนาเริ่มขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ 2026 และสายการผลิตนำร่องเต็มรูปแบบที่โรงงานหลงถาน (Longtan) ของบริษัทย่อย VisEra ก็เสร็จสมบูรณ์ภายในเดือนมิถุนายน 2026 ในการประชุมสามัญผู้ถือหุ้นประจำปีของ TSMC เมื่อวันที่ 4 มิถุนายน ซี.ซี. เว่ย (C.C. Wei) ประธานและซีอีโอ ได้ยืนยันต่อสาธารณะว่าสายการผลิตนำร่องเปิดดำเนินการแล้ว วัตถุดิบและวัสดุสิ้นเปลืองสำคัญได้รับการจัดหาแล้ว และการตรวจสอบความถูกต้องของอุปกรณ์และกระบวนการผลิตอย่างครอบคลุมกำลังดำเนินอยู่

แนวทางที่สองคือการผลิตจำนวนมาก ซึ่งภาพในส่วนนี้ยังคงคลุมเครือ กรอบเวลาที่แหล่งข่าวในห่วงโซ่อุปทานและอุตสาหกรรมกล่าวถึงมากที่สุดคือปลายปี 2028 ถึงครึ่งแรกของปี 2029 โดยศูนย์กลางการผลิตขนาดใหญ่จะอยู่ที่โรงงาน AP7 ของ TSMC ในเมืองเจียอี้ (Chiayi) ประเทศไต้หวัน มีรายงานบางฉบับถึงกับระบุว่าอาจเริ่มจัดส่งผลิตภัณฑ์ได้ภายในสิ้นปี 2028

อย่างไรก็ตาม รายงานที่ขัดแย้งกันจากเดือนเมษายน 2026 อ้างว่าการผลิตจำนวนมากถูกเลื่อนออกไปเป็นไตรมาสที่ 4 ของปี 2030 ซึ่งช้ากว่าที่หลายฝ่ายในตลาดคาดการณ์ไว้ราวสองปี รายงานจาก DigiTimes ระบุว่าสาเหตุของความล่าช้ามาจากความท้าทายทางเทคนิคที่ยังคงมีอยู่เกี่ยวกับ "ความสม่ำเสมอ" และ "การบิดงอ" (Warpage) เมื่อขยายขนาดไปสู่ระดับแผง ถึงกระนั้น งบลงทุนด้านบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงของ TSMC ยังคงคาดการณ์ว่าจะเติบโตที่อัตราเติบโตต่อปีแบบทบต้น (CAGR) 24% จากปี 2025 ถึง 2027 ซึ่งตอกย้ำว่าการเดิมพันครั้งนี้มีความสำคัญเพียงใดต่อแผนกลยุทธ์ของบริษัท

การสร้างห่วงโซ่อุปทานใหม่

TSMC ไม่ได้พัฒนา CoPoS อย่างโดดเดี่ยว บริษัทกำลังสร้างห่วงโซ่อุปทานเต็มรูปแบบสำหรับวัสดุ ส่วนประกอบ และอุปกรณ์ และได้เริ่มกระบวนการคัดเลือกพันธมิตรในไต้หวันแล้ว ในช่วงต้นปี 2026 สิ่งที่เรียกว่า "ทีมชาติบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง" ของไต้หวันได้ขยายตัวขึ้นโดยมีบริษัทท้องถิ่นแห่งใหม่สองรายเข้าร่วมในระบบนิเวศของ CoPoS ซึ่งเป็นสัญญาณว่า TSMC กำลังทุ่มเทอย่างมากกับการสร้างฐานอุปทานในท้องถิ่นเพื่อสนับสนุนการขยายกำลังการผลิต

ศึกชิงความเป็นหนึ่งกับซัมซุง

ในวันนี้ ซัมซุงคือผู้นำที่ชัดเจนในตลาด Panel-Level Packaging บริษัทได้นำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์มาหลายปีแล้ว โดยประยุกต์ใช้กับหน่วยประมวลผลมือถือและวงจรรวมจัดการพลังงาน (PMIC) และกำลังพัฒนาเทคโนโลยี System-on-Panel (SoP) บนแผงขนาดใหญ่พิเศษ โดยมีเป้าหมายเพื่อลูกค้าอย่าง Tesla แพลตฟอร์ม FOPLP ของซัมซุงให้ประโยชน์ที่เหนือกว่าบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน เช่น ขนาดที่เล็กลงสูงสุด 40% และประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีขึ้น 15%

TSMC เริ่มให้ความสนใจเทคโนโลยีนี้อย่างจริงจังในปี 2024 เท่านั้น ซึ่งถือว่าช้ากว่าคู่แข่ง แต่ CoPoS คือการโต้กลับที่มุ่งเป้าอย่างชัดเจน แทนที่จะแข่งขันโดยตรงในตลาดชิปมือถือหรือชิปสินค้าโภคภัณฑ์ TSMC กำลังออกแบบ CoPoS ให้รองรับหน่วยประมวลผล AI ที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนที่สุดโดยเฉพาะ ไม่ว่าจะเป็น GPU ของ Nvidia, ASIC สำหรับผู้ให้บริการคลาวด์รายใหญ่ (Hyperscaler) และชิปประมวลผลสมรรถนะสูงอื่นๆ ที่จะกำหนดทิศทางของสถาปัตยกรรมศูนย์ข้อมูลในทศวรรษหน้า หาก TSMC สามารถแก้ปัญหาทางวิศวกรรมในระดับแผงและเดินเครื่องผลิตจำนวนมากได้ภายในช่วงปี 2028-2029 บริษัทก็จะสามารถบั่นทอนความได้เปรียบของผู้บุกเบิกตลาดของซัมซุงได้อย่างมาก ด้วยแพลตฟอร์มที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อยุคสมัยของ AI โดยเฉพาะ

มูลค่าตลาดที่ขับเคลื่อนด้วย AI

ตลาดบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงกำลังอยู่ในสิ่งที่นักวิเคราะห์เรียกว่า "วัฏจักรทองคำ" ซึ่งมีทั้งปริมาณและราคาที่เติบโตไปพร้อมๆ กัน โดยมีแรงขับเคลื่อนทั้งหมดมาจากความต้องการด้านการประมวลผล AI ตัวเลขต่างๆ บ่งบอกเรื่องราวดังนี้:

• ในปี 2026 ตลาดบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงทั่วโลกคาดว่าจะมีมูลค่าอยู่ระหว่างประมาณ 4.4 หมื่นล้านถึง 5.9 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ โดย Sigmaintell Consulting คาดการณ์ไว้ที่ 5.87 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ
• ภายในช่วงต้นถึงกลางทศวรรษ 2030 การประมาณการมีความแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับสิ่งที่รวมอยู่ในนั้น Bloomberg Intelligence มองว่าตลาด 2.5D/3D Packaging เพียงอย่างเดียวจะเติบโตปีละ 26% ไปแตะที่ 8.05 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2033 Grand View Research คาดการณ์ตลาด Advanced Packaging โดยรวมไว้ที่ 6.6 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2033 ด้วยอัตรา CAGR ที่อนุรักษ์นิยมกว่า 6% ในขณะที่ Fortune Business Insights คาดการณ์ไว้ที่ 9.433 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2034 ด้วยอัตรา CAGR 8.6%
• ตลาดเฉพาะส่วนสำหรับชิป AI มีมูลค่าประมาณ 7.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 และคาดว่าจะเติบโตประมาณ 12% ต่อปี ไปแตะที่ 2.25 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2035

แม้จะมีการขยายกำลังการผลิตอย่างรวดเร็ว แต่อุปทานของ 2.5D และ 3D Packaging ยังคงตึงตัวอย่างต่อเนื่อง Sigmaintell คาดว่าความไม่สมดุลนี้จะคงอยู่จนถึงอย่างน้อยครึ่งหลังของปี 2027 CoPoS คือคำตอบระยะยาวของ TSMC ต่อปัญหาการขาดแคลนนั้น ซึ่งเป็นหนทางที่จะก้าวข้ามขีดจำกัดของเทคโนโลยีระดับแผ่นเวเฟอร์และปลดล็อกกำลังการผลิตที่โครงสร้างพื้นฐาน CoWoS ในปัจจุบันไม่สามารถให้ได้

คำถามปลายเปิดที่รอการพิสูจน์

ตัวแปรที่สำคัญที่สุดในแผนการทั้งหมดนี้คือปัญหาทางวิศวกรรม ไม่ใช่อุปสงค์ของตลาด ความสามารถของ TSMC ในการแก้ปัญหาความสม่ำเสมอและการบิดงอในระดับแผงซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาในช่วงต้น จะเป็นตัวกำหนดว่า CoPoS จะมาถึงในฐานะคู่แข่งที่ทรงพลังรายใหม่ในช่วงปลายทศวรรษนี้ หรือจะถูกเลื่อนออกไปจนถึงปี 2030 ณ กลางปี 2026 สายการผลิตนำร่องเสร็จสมบูรณ์แล้ว ห่วงโซ่อุปทานกำลังก่อตัวขึ้น และเงินลงทุนได้ถูกจัดสรรไปแล้ว ส่วนที่เหลือขึ้นอยู่กับเส้นโค้งอัตราผลผลิตที่ TSMC สามารถดึงออกมาจากแผงสี่เหลี่ยมได้