
晶圓代工龍頭臺積電先進封裝技術暨服務副總經理何軍昨日(11日)表示,隨著AI對算力需求持續攀升,3D IC、CoWoS及SoIC等先進封裝技術正快速升級。臺積電5.5倍光罩尺寸的CoWoS已實現量產,良率穩定超過98%,部分產品甚至達到99%;預計到2029年進一步推進到14倍光罩尺寸。與此同時,公司持續推進SoIC混合鍵合技術,目標在2029年挑戰4.5微米鍵合間距。
OCP亞太峰會(2026 OCP APAC Summit)昨日開幕,何軍以“推進3DIC技術、驅動AI創新”為題發表主題演講。他表示,自己從上世紀90年代就投身封裝產業,當時還談不上“先進封裝”;但即便以最樂觀的想象,也想不到近幾年產業會出現如此指數級增長,CoWoS甚至成了臺灣地區家喻戶曉的名詞。他笑稱,如自我介紹已經很簡單:“嗨,我就是搞CoWoS的那個人(I'm the CoWoS guy)。”
何軍指出,推動3D IC與CoWoS快速成長的核心動能就是AI的演進。AI對算力的需求幾乎沒有止境,迫使產業不斷突破技術與工藝極限,也讓臺積電必須重新審視技術開發與量產方式。
在先進封裝技術方面,何軍指出,目前CoWoS及2.5D封裝平臺仍在持續升級。核心架構除了采用最先進制程的邏輯芯片外,還將通過SoIC混合鍵合技術垂直堆疊多顆芯片,以實現更高效率的計算。
何軍笑稱,自己每天管理先進晶圓制造,就像在經營“全球最大的在線交友服務”:客戶會給出復雜的算法,要求臺積電為每一顆晶粒尋找最合適的“靈魂伴侶”,再通過全球制造網絡把晶粒收集、組合并準時交付,從而進一步提升系統性能。
隨著AI客戶對算力要求不斷提高,封裝尺寸也持續放大。何軍表示,臺積電目前已進入5.5倍光罩尺寸CoWoS的高量產階段;在多家AI客戶的產品上,良率能穩定維持在98%以上,有時甚至達到99%。臺積電將保持每年推出新一代CoWoS技術的節奏,持續擴大先進封裝能力,預計到2029年進一步推進至14倍光罩尺寸。
除了CoWoS持續放大尺寸外,SoIC也在朝更高密度的3D IC架構發展。何軍表示,SoIC借助混合鍵合技術,可提供超過50倍的互連密度,以及5倍的能效;目前6微米混合鍵合間距已進入高量產,預計2029年進一步縮小到4.5微米,并具備A14堆疊A14的能力。
何軍指出,在特征復雜度大幅上升的情況下如何穩住良率,已成為3D IC技術持續推進的基本要求;異質集成也帶來新的挑戰。這也是為什么“系統技術協同優化”(STCO)變得越來越重要:當CoWoS封裝尺寸不斷放大,僅從器件層面做開發與驗證已不足以應對系統需求,必須把芯片、封裝以及整個系統的條件一并納入考量。
科普:CoWoS
CoWoS 是臺積電的 2.5D、3D 封裝技術,可分成「CoW」和「WoS」來看。
CoW(Chip-on-Wafer)是芯片堆棧,WoS(Wafer-on-Substrate)則是將芯片堆疊在基板上,所以 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)的意思是把芯片堆疊起來,再封裝于基板上,最終形成 2.5D、3D 的型態,可減少芯片的空間,同時減少功耗和成本。

CoWoS 是先將邏輯芯片與 HBM(高帶寬內存)安裝在硅中間層(Interposer)上,透過中間層內部微小金屬線來整合左右不同芯片的電子訊號,同時經由硅穿孔(TSV)來連接下方基板,將訊號導向下方,最終透過金屬球(bumps)與外部電路銜接。
其中,CoWoS 技術又分成 CoWoS-R、CoWoS-L 和 CoWoS-S 三種技術,因中間層材質不同,成本也不同,客戶可依據自身條件選擇要哪樣技術。
目前成本最高的是CoWoS-S,因為其中介層采用「硅」(Sillicon),也是主流方案,如NVIDIA H100、AMD MI300都使用CoWoS-S。 然而,CoWoS-S因使用高純度硅材與TSV制程,加工難度大,且中間層面積受曝光機臺限制,封裝尺寸上限大約為2,500平方毫米。
▲ CoWoS-S。 (Source:臺積電,下同)
CoWoS-R 采用InFO中用到的互連技術,其中介層使用RDL(重布線層)來連接小芯片之間,支持彈性封裝設計,適合對成本較為敏感的AIASIC應用、網通設備或邊緣AI。
▲ CoWoS-R。
至于CoWoS-L成本介于CoWoS-S、CoWoS-R之間,中間層使用LSI(局部硅互連,Local Silicon Interconnect)和RDL,即局部區域以硅中間層串連芯片,其他區域用RDL或基板,實現密集的芯片與芯片連接,支持高達12顆HBM內存的堆疊應用,可說結合CoWoS-S和CoWoS-R/InFO的技術優點。
▲ CoWoS-L。
臺積電高效能封裝整合處處長侯上勇在Semicon Taiwan 2024 專題演講中提到,由于頂部芯片(Top Die)成本非常高,CoWoS-L 是比 CoWoS-R、CoWoS-S 更能滿足所有條件的最佳解,因此會從 CoWoS-S 逐步轉移至 CoWoS-L,并稱 CoWoS-L 是未來藍圖要角。
有趣的是,也有人認為CoWoS-L意思是Large,專為超大型AI訓練平臺與高集成度應用而設計,延續CoWoS-S架構,但進一步突破硅中間層尺寸限制,開發可支持超過2,500平方毫米的超大面積中間層技術。
▲ CoWoS 技術路線圖
了解CoWoS的技術分支后,接著來聊聊CoPoS和CoWoP。
由于AI芯片越來越大、設計越來越復雜,傳統的圓形晶圓在面積利用率和封裝效率逐漸受限,因此開始走向「以方代圓」,以面板(Panel)取代晶圓(Wafer),將芯片排列在矩形基板上,最后再透過封裝制程連接到底層的加載板上,讓多顆芯片可以封裝一起,也就是所謂的「CoPoS」(Chip-on-Panel-on-Substrate)。
▲ CoPoS 示意圖。 (Source:亞智科技)
CoPoS 是將芯片排列在方形「面板 RDL 層」,取代原先圓形的硅中間層,強化不同導電層與材料間的電路互連布局,提升面積利用率與產能。 此外,因導入玻璃或藍寶石等新材料,方形尺寸可進行多顆芯片封裝、整合不同尺寸芯片,同時支持更大光罩、緩解芯片越大越明顯的翹曲問題。
業界分析,CoPoS是CoWoS-L或CoWoS-R的矩形變形概念,將傳統300毫米硅晶圓改為方形面板設計,尺寸310×310毫米、515×510毫米或750×620毫米等,目前供應鏈研發方向皆以臺積電釋出的規格為主。 不過 CoPoS 初步尺寸選定采用 310×310 毫米。
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