隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，芯片制程微縮效益有限，業(yè)界正尋求新的破口，而先進(jìn)封裝（Advanced Packaging）成為近年最受矚目的技術(shù)之一。 隨著臺(tái)積電的CoWoS產(chǎn)能逐漸供不應(yīng)求，陸續(xù)出現(xiàn)CoPos、CoWoP等新技術(shù)，但這兩個(gè)技術(shù)和CoWoS差在哪里？ 何時(shí)開(kāi)始導(dǎo)入？

以下內(nèi)容來(lái)自臺(tái)灣地區(qū)科技媒體《科技新報(bào)》整理解讀：

下圖可以看到，其實(shí)CoWoS、CoPos、CoWoP堆疊方式有些不同，例如CoPoS主要是將中間層改成面板RDL; CoWop 則是通過(guò)開(kāi)發(fā)技術(shù)含量較高的 PCB 主板，來(lái)取代 IC 載板。

接著，我們來(lái)仔細(xì)介紹這三項(xiàng)技術(shù)的主要差異，但在此之前，要先了解這些延伸技術(shù)的根源──臺(tái)積電的先進(jìn)封裝CoWoS。

臺(tái)積電先進(jìn)封裝技術(shù)CoWoS，還細(xì)分為CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L

CoWoS 是臺(tái)積電的 2.5D、3D 封裝技術(shù)，可分成「CoW」和「WoS」來(lái)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(lái)，再封裝于基板上，最終形成 2.5D、3D 的型態(tài)，可減少芯片的空間，同時(shí)減少功耗和成本。

CoWoS 是先將邏輯芯片與 HBM（高帶寬內(nèi)存）安裝在硅中間層（Interposer）上，透過(guò)中間層內(nèi)部微小金屬線(xiàn)來(lái)整合左右不同芯片的電子訊號(hào)，同時(shí)經(jīng)由硅穿孔（TSV）來(lái)連接下方基板，將訊號(hào)導(dǎo)向下方，最終透過(guò)金屬球（bumps）與外部電路銜接。

其中，CoWoS 技術(shù)又分成 CoWoS-R、CoWoS-L 和 CoWoS-S 三種技術(shù)，因中間層材質(zhì)不同，成本也不同，客戶(hù)可依據(jù)自身?xiàng)l件選擇要哪樣技術(shù)。

目前成本最高的是CoWoS-S，因?yàn)槠渲薪閷硬捎谩腹琛梗⊿illicon），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(jī)臺(tái)限制，封裝尺寸上限大約為2,500平方毫米。

▲ CoWoS-S。 （Source：臺(tái)積電，下同）

CoWoS-R 采用InFO中用到的互連技術(shù)，其中介層使用RDL（重布線(xiàn)層）來(lái)連接小芯片之間，支持彈性封裝設(shè)計(jì)，適合對(duì)成本較為敏感的AIASIC應(yīng)用、網(wǎng)通設(shè)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(qū)域以硅中間層串連芯片，其他區(qū)域用RDL或基板，實(shí)現(xiàn)密集的芯片與芯片連接，支持高達(dá)12顆HBM內(nèi)存的堆疊應(yīng)用，可說(shuō)結(jié)合CoWoS-S和CoWoS-R/InFO的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

▲ CoWoS-L。

臺(tái)積電高效能封裝整合處處長(zhǎng)侯上勇在Semicon Taiwan 2024 專(zhuān)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(mǎn)足所有條件的最佳解，因此會(huì)從 CoWoS-S 逐步轉(zhuǎn)移至 CoWoS-L，并稱(chēng) CoWoS-L 是未來(lái)藍(lán)圖要角。

有趣的是，也有人認(rèn)為CoWoS-L意思是Large，專(zhuān)為超大型AI訓(xùn)練平臺(tái)與高集成度應(yīng)用而設(shè)計(jì)，延續(xù)CoWoS-S架構(gòu)，但進(jìn)一步突破硅中間層尺寸限制，開(kāi)發(fā)可支持超過(guò)2,500平方毫米的超大面積中間層技術(shù)。

▲ CoWoS 技術(shù)路線(xiàn)圖

CoWoS「面板化」！ 解決成本、大尺寸芯片翹曲問(wèn)題

了解CoWoS的技術(shù)分支后，接著來(lái)聊聊CoPoS和CoWoP。

由于AI芯片越來(lái)越大、設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的圓形晶圓在面積利用率和封裝效率逐漸受限，因此開(kāi)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(guò)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(qiáng)化不同導(dǎo)電層與材料間的電路互連布局，提升面積利用率與產(chǎn)能。 此外，因?qū)氩ＡЩ蛩{(lán)寶石等新材料，方形尺寸可進(jìn)行多顆芯片封裝、整合不同尺寸芯片，同時(shí)支持更大光罩、緩解芯片越大越明顯的翹曲問(wèn)題。

業(yè)界分析，CoPoS是CoWoS-L或CoWoS-R的矩形變形概念，將傳統(tǒng)300毫米硅晶圓改為方形面板設(shè)計(jì)，尺寸310×310毫米、515×510毫米或750×620毫米等，目前供應(yīng)鏈研發(fā)方向皆以臺(tái)積電釋出的規(guī)格為主。 不過(guò) CoPoS 初步尺寸選定采用 310×310 毫米。

業(yè)界傳出，臺(tái)積電預(yù)計(jì)2026年設(shè)立首條CoPoS實(shí)驗(yàn)線(xiàn)，目標(biāo)2028年底至2029年之間實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，第一個(gè)客戶(hù)就是NVIDIA。 此外，未來(lái)CoPoS封裝的方向，主要鎖定AI等高階應(yīng)用，采用CoWoS-R制程的將鎖定博通，CoWoS-L則目標(biāo)服務(wù)NVIDIA及AMD。

至于CoPoS 與 FOPLP（扇出型面板級(jí)封裝，F(xiàn)an-out Panel Level Packaging）差異在哪？ 前者用于 AI 高端芯片、中間層材料是從硅轉(zhuǎn)為玻璃，而后者用于 PMIC、RFIC 等低成本芯片的成熟制程，并不需要中間層，直接通過(guò)RDL 互連。

芯片測(cè)試技術(shù)研討會(huì)報(bào)名(3月18日 西安）