台积电的CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是一项关键的2.5D先进封装技术,尤其在当前AI和高性能计算芯片中扮演着核心角色。它通过在硅中介层上整合逻辑芯片(如CPU、GPU)和高带宽内存(HBM),显著提升了芯片系统的性能和能效。
下表概括了CoWoS主要技术类型的核心特点。
| 技术类型 | 中介层材料 | 主要特点 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| CoWoS-S | |||
| CoWoS-R | |||
| CoWoS-L |
技术演进与产能扩张
为满足市场对算力的巨大需求,CoWoS技术本身在不断迭代,台积电也在全球范围内积极扩产。
技术路线图:CoWoS技术正朝着更大封装尺寸和更高集成度的方向发展。根据台积电公布的路线图,CoWoS的中介层尺寸预计到2026年将增加到约5.5倍的掩模版尺寸,以容纳更大的逻辑芯片和更多(如12个)HBM内存堆栈。台积电已表示,其发展重点将从CoWoS-S逐步转移到更具灵活性的CoWoS-L,以应对未来复杂芯片的需求。
产能大幅提升:为缓解CoWoS产能的供不应求,台积电正积极扩张。有研究机构预计,到2026年,台积电的先进封装产能将是2023年的十倍。
全球生产布局:除了在中国台湾嘉义建设新的先进封装厂(AP7)外,台积电也计划在美国亚利桑那州建设先进封装厂。值得注意的是,美国工厂预计将聚焦于更前沿的SoIC(系统整合单芯片)和CoPoS技术,以满足当地AI和HPC芯片的封装需求。
下一代封装技术
随着AI芯片尺寸持续增大,CoWoS技术面临着光罩尺寸限制等瓶颈。台积电已在积极布局下一代封装技术。
CoPoS:被视为CoWoS的重要演进方向。其核心是用大型矩形面板基板替代传统的圆形硅中介层,能显著提高基板利用率、降低成本和实现更大的封装尺寸,非常适合AI大尺寸芯片。台积电计划在2026年设立首条CoPoS实验线,目标在2028年底至2029年实现大规模量产。
SoIC:这是台积电的3D封装技术,能实现芯片间更高密度的堆叠,提供比2.5D封装更快的传输速度、更低的功耗。SoIC常与CoWoS等2.5D技术结合使用,为顶级HPC客户构建复杂的分解式处理器。
CoWoS作为台积电先进封装战略的基石,通过持续的技术迭代和产能扩张,稳固了其在高端芯片制造领域的护城河。而从CoWoS到CoPoS、SoIC的演进,也展现了在摩尔定律放缓后,先进封装技术对于延续算力增长的重要性。