隨着AI芯片的功耗一路狂飆，傳統的散熱技術正迅速逼近物理極限。在這場與「熱量」的戰爭中，全球晶圓代工龍頭臺積電（TSMC）——同時也是NVIDIA GPU的核心製造商——不再滿足於被動地等待第三方解決方案，而是親自下場，拿出了一套堪稱「激進」的顛覆性散熱技術。

根據《日經》的最新報道，臺積電正全力開發一種名為「Si-integrated micro cooler (IMC-Si)」的芯片級液冷技術。其核心思路極其大膽：在半導體芯片（SoC）的表面，直接製造出微米級的「水路」，讓冷卻液流過並直接帶走熱量。

這一方案，旨在從根本上解決AI服務器的散熱瓶頸，並已成功與其王牌的CoWoS先進封裝技術相結合。

核心痛點：傳統散熱的「最後一毫米」瓶頸

傳統的液冷方案，是通過一個名為「冷板（Cold Plate）」的金屬散熱器來為芯片降溫。然而，芯片與冷板之間，必須填充一層被稱為導熱界面材料（TIM）的物質來傳導熱量。正是這薄薄的一層TIM，成為了熱量傳遞的最大障礙，構成了散熱的「最後一毫米」瓶頸。

臺積電的IMC-Si技術，通過讓冷卻液直接接觸芯片表面，徹底消除了TIM這一熱阻層。根據臺積電的數據，這種直接接觸的方式，可將熱阻值降低約30%，大幅提升散熱效率。

IMC-Si技術與傳統冷板散熱技術的結構對比示意圖

與CoWoS無縫集成：從實驗室走向產業化的關鍵一步

一項散熱技術能否成功，關鍵在於它能否與現有的主流製造工藝無縫集成。這正是臺積電此次技術發佈中最具衝擊力的部分：IMC-Si已被證明可以「以最小的工藝變更」，整合進其主流的CoWoS-R先進封裝流程中。

其集成過程大致如下：

在CoWoS基板上完成SoC芯片的貼裝後，在SoC表面製造出「微柱陣列（micro-pillar array）」，以增加與冷卻液的接觸面積。

後續工藝與標準流程類似，最終在芯片四周塗布封止材料，並蓋上帶有進出水口的「蓋子」，形成密封的液冷通道。

IMC-Si與CoWoS-R工藝集成流程示意圖

性能與可靠性：為下一代GPU預留充足空間

臺積電的模擬數據顯示，當以每分鐘10升的流量，注入40°C的純水時，一個集成了IMC-Si的CoWoS封裝，其散熱能力可以達到驚人的約3400W。

IMC-Si散熱能力與冷卻液流量關係的仿真數據圖

這一數據意味着，該技術不僅足以輕鬆應對英偉達最新發布的、熱設計功耗（TDP）高達1400W的「Blackwell Ultra」GPU，更為未來TDP可能攀升至2000W甚至3000W的下一代、下下一代AI芯片，預留了充足的散熱空間。

在可靠性方面，臺積電遵循了數據中心行業開放計算項目（OCP）對冷板的嚴苛測試標準，在經歷了260°C的高溫迴流焊、2000次高低溫循環（-40°C至125°C）等一系列極端測試後，其氦氣泄漏率比合格標準低一個數量級，證明了其高度的密封性和可靠性。

「橙芯」視點

臺積電IMC-Si技術的發佈，其意義遠不止於一次散熱技術的進步。它清晰地揭示了這家全球芯片製造霸主，正在如何利用其深厚的製造底蘊，重新定義產業的邊界。

首先，這是臺積電將其「製造即服務」的版圖，從前端的晶圓製造，向後端的系統級封裝與散熱，進行的一次戰略性延伸。 過去，散熱是封裝廠（OSAT）或系統集成商需要解決的問題。而現在，臺積電正在將散熱方案「原生」地集成到其最核心的CoWoS封裝技術中。它向客戶提供的，將不再僅僅是一顆顆裸露的芯片，而是一個高度集成、自帶「中央空調」的、即插即用的超高性能計算模塊。

其次，這是對整個散熱產業鏈的一次結構性挑戰。 通過在芯片製造流程中直接「長出」散熱結構，臺積-電正在將原本屬於外部供應鏈的價值（如TIM材料、部分冷板製造），內化到自己的技術體系中。這不僅能為其帶來更高的利潤，更重要的是，它通過提供一個性能更優、集成度更高的「官方」解決方案，極大地增強了客戶對其CoWoS平臺的依賴性。

對於正在全力追趕先進封裝的中國半導體產業而言，臺積電的這一動向是一個極其重要的信號。它表明，未來先進封裝的競爭，將不再是單一封裝技術的比拼，而是一場涵蓋了電、光、熱等所有物理維度的「系統級集成」的戰爭。僅僅能夠模仿CoWoS的結構是遠遠不夠的，能否提供與之配套的、同樣具有競爭力的系統級散熱、光互聯等解決方案，將成為決定未來成敗的關鍵。

互動探討

臺積電此次將散熱方案深度集成到芯片封裝中，對半導體產業的未來格局意味着什麼？它會加速形成一個由臺積電提供「全套」解決方案的、更加封閉的生態系統？還是會激勵傳統的散熱方案廠商，開發出更具創新性的開放式解決方案來與之競爭？