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在半導(dǎo)體行業(yè)追逐更高算力、更低成本的賽道上,先進(jìn)封裝技術(shù)成了關(guān)鍵突破口。過去幾年,臺積電的CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)技術(shù)憑借對AI芯片需求的精準(zhǔn)適配,成了先進(jìn)封裝的代名詞。但近期,CoWoP(ChiponWaferonPCB)技術(shù)橫空出世,迅速引發(fā)行業(yè)關(guān)注——它能否挑戰(zhàn)CoWoS的霸主地位?今天我們就來拆解這個封裝界的“新選手”。
CoWoS:光環(huán)與困境
要懂CoWoP的價值,得先看清CoWoS的現(xiàn)狀。作為2.5D封裝的代表,CoWoS靠硅中介層將GPU與HBM內(nèi)存集成,再用ABF基板承載芯片、連接主板。這種設(shè)計突破了傳統(tǒng)封裝的帶寬和能效瓶頸,靠高密度互連提升了數(shù)據(jù)吞吐能力,還緩解了“內(nèi)存墻”問題,完美適配了AI訓(xùn)練的需求。
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可隨著技術(shù)迭代,CoWoS的短板逐漸暴露。最突出的是成本——ABF基板占封裝總成本的40%-50%,且價格還在隨技術(shù)升級上漲。其次是信號損耗,多層基板結(jié)構(gòu)會讓NVLink和HBM信號衰減,影響傳輸完整性。另外,硅中介層的依賴限制了HBM堆疊數(shù)量和芯片尺寸,可AI芯片對更高帶寬的需求卻在不斷增加。行業(yè)急需新方案破局,CoWoP就在這時登場了。
CoWoP:換道超車的核心優(yōu)勢
CoWoP算是CoWoS的“衍生改進(jìn)版”,但在技術(shù)路徑上做了關(guān)鍵革新:
完成芯片-晶圓中介層制造后,直接把中介層裝在PCB(又稱平臺PCB)上,省去了CoWoS中“中介層綁定ABF基板”的步驟,形成“芯片-硅中介層-PCB”的簡化結(jié)構(gòu)。
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這種設(shè)計的優(yōu)勢很直觀:
信號傳輸上,少了一層基板,路徑更短更直接,NVLink和HBM的通信損耗大幅降低,高速接口的帶寬利用率和延遲表現(xiàn)都能提升;電源方面,電壓調(diào)節(jié)器可更靠近GPU,減少寄生參數(shù),適配高功耗芯片需求。
散熱也是CoWoP的亮點——取消芯片上蓋(lid)后,芯片能直接接觸散熱裝置,液冷、熱管等技術(shù)更容易貼合,再加上供電損耗減少,雙重優(yōu)化讓散熱效果遠(yuǎn)超傳統(tǒng)封裝。
成本降低更是關(guān)鍵。CoWoP完全省去了昂貴的ABF基板,還去掉了BGA焊球和封裝蓋,整體成本能降低30%-50%,既規(guī)避了基板成本上漲壓力,也為AI芯片大規(guī)模應(yīng)用提供了成本空間。
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商業(yè)化:看起來美,做起來難
盡管CoWoP潛力不小,但從實驗室走向量產(chǎn),還有不少坎要跨:
· 技術(shù)層面,PCB精度是最大瓶頸。目前最先進(jìn)的mSAP技術(shù)能實現(xiàn)25/25微米的線寬/線距,可ABF基板能做到亞10微米級別,差距明顯;而且平臺PCB得達(dá)到封裝級的布線密度、平整度和材料控制,對廠商技術(shù)要求極高。
· 良率和維修也很棘手。CoWoP中GPU裸晶直接焊在主板上,一旦出問題,整個主板可能報廢,容錯空間小;同時,芯片、中介層、PCB的協(xié)同設(shè)計更復(fù)雜,會增加開發(fā)成本和難度。
· 技術(shù)轉(zhuǎn)移成本也不能忽視。從現(xiàn)有封裝技術(shù)轉(zhuǎn)向CoWoP,產(chǎn)業(yè)鏈上下游(材料/設(shè)備/封裝廠商)都要調(diào)整升級,既需大量資金,也需時間磨合。
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產(chǎn)業(yè)鏈影響:有人歡喜有人憂
CoWoP的出現(xiàn),會給半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈帶來明顯沖擊。對ABF基板廠商來說,這是不小的挑戰(zhàn)——若CoWoP大規(guī)模應(yīng)用,基板附加值可能大幅減少,復(fù)雜信號路由會轉(zhuǎn)移到中介層的RDL層,高端PCB則會承擔(dān)封裝內(nèi)路由工作。
但對PCB制造商而言,這是難得的機(jī)遇。具備先進(jìn)mSAP能力、懂基板/封裝工藝的企業(yè)會更有優(yōu)勢,能提供高質(zhì)量基板級PCB(SLP)的廠商,有望在CoWoP量產(chǎn)時搶占市場。
未來展望:技術(shù)競賽未完待續(xù)
目前,CoWoP的討論還在升溫,但距離大規(guī)模量產(chǎn)還有不少時間。業(yè)內(nèi)分析師郭明錤認(rèn)為,CoWoP要在2028年英偉達(dá)RubinUltra時期量產(chǎn),已是“很樂觀的預(yù)期”——畢竟高規(guī)格芯片所需的SLP生態(tài)構(gòu)建難度大,且CoWoP與CoPoS(另一種CoWoS潛在替代技術(shù))同步推進(jìn),也會增加創(chuàng)新風(fēng)險。
不過,無論CoWoP最終能否顛覆CoWoS,它都為先進(jìn)封裝技術(shù)注入了新活力。半導(dǎo)體行業(yè)對更高性能、更低成本的追求從未停止,未來或許還會有更多新技術(shù)出現(xiàn),每一次突破都可能帶來行業(yè)變革。這場技術(shù)競賽的最終贏家是誰,還需要時間給出答案。
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