台积电CoPoS加速推进：成本降低30%，硅片利用率提升至90%！

人工智能（AI）芯片整合HBM存储器架构，对先进封装需求强劲，台积电正强攻新一代先进封装技术CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate）并加速建设生态系统。但是，要超越当前CoWoS物理极限，玻璃核心基板能否加速量产良率，是重要关键。目前，供应链厂商正积极开发玻璃核心基板关键技术和CoPoS制程设备。

什么是CoPoS？

CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate）是台积电正在研发的下一代先进封装技术，是基于CoWoS 2.5D 封装的“面板化”演进，其核心思路是“化圆为方”——将传统封装使用的圆形硅晶圆替换为面积更大的矩形面板，以提升产能、良率、降低成本并解决大尺寸AI芯片的封装难题。

资料显示，标准CoWoS晶圆尺寸约300毫米，而CoPoS面板最大可达750×620毫米（台积电此前披露还将推出310×310毫米及515×510毫米两种面板级基材）。这不仅可容纳更大的算力裸片（最多可提升5-8倍），更能提升基材与芯片利用率，使单位面积生产成本降低20%至30%。

中国台湾经济研究院产经资料库总监刘佩真则指出，CoPoS面板级封装，能将原本12英寸圆形晶圆不足70%的材料利用率，大幅提升至90%以上，可以解决未来2028年后，超大型AI芯片因光罩尺寸极大化而带来的几何浪费与成本飙升问题。

从CoPoS自身技术的迭代来看，CoPoS 中的中介层材料正在从传统的硅中介层（Silicon Interposer）发展为板级中介层（Panel RDL ），再进而转成玻璃中介层（Glass Interposer），整合硅光子(CPO)技术，有机载板逐渐转变为玻璃基板，从而实现更细的线路与更高的I/O密度。

这项技术对应对AI芯片尺寸持续增大的趋势尤为关键。随着AI与高性能计算需求的爆发性增长，芯片尺寸正在不断扩大，甚至开始逼近光罩极限，传统圆形晶圆能够切割出的Die越来越少，圆形晶圆切边浪费和良率下降成为行业难题，CoPoS被视为突破这一瓶颈的关键路径。

“玻璃核心基板”技术是关键

虽然CoPoS在技术兼容性方面，无论是传统的有机基板还是新兴的玻璃基板结构都能适配，实现高密度I/O排布。但是要想实现性能的跃迁，就需要使用到玻璃承盘（glass carrier），以及未来玻璃核心基板（Glass Core Substrate）技术。

随着AI芯片异质整合封装的尺寸持续扩大，台积电原有CoWoS封装圆形晶圆除了面临使用效率降低问题之外，其关键材料——硅中介层（interposer）光罩尺寸将受物理局限，而塑料材质载板在AI芯片高功耗运转下热膨胀系数不一，面临翘曲（warpage）等技术难题。

为了解决这些问题，CoPoS方形面板级封装则需要通过导入刚性与电学特性更优秀的玻璃材质，来支持超大封装尺寸。比如，通过在封装制程中采用玻璃面板承盘、或是玻璃核心基板整合其他载板架构、或是未来玻璃材质成为中介层设计。

据了解，玻璃材质具备降低信号传输损耗、提升高速信号传输品质、热膨胀差异小、减轻封装翘曲问题等特性。在CoPoS架构中导入玻璃核心基板，通过其优异刚性与电学特性，能让封装翘曲指标改善16%，并大幅降低电感与电阻值，突破传统有机基板的物理极限。

不过产业人士也提醒称，玻璃属于脆性材料，微小裂痕较容易扩大成重大缺陷，TGV（Through Glass Via）关键技术难度高，玻璃基板上导线制程精度仍待提升，影响产品可靠度与生产良率，且相较硅晶圆材料，玻璃导热能力较差，也增加AI芯片高功耗运行的散热难度。

此外，玻璃基板相关设备、材料、制程技术及供应链，仍处于发展阶段，产业生态系仍未如硅晶圆产业成熟，也是CoPoS及玻璃核心基板能否达到量产良率亟需克服的课题。

刘佩真表示，尽管目前仍有玻璃通孔填铜、大面积翘曲控制及初期良率等制程瓶颈待克服，但在未来2到3年内，这套技术一旦规模化量产，将彻底重塑半导体后段制程的价值链与竞争版图。

台系设备厂正积极布局

目前台系设备厂正积极布局CoPoS先进封装相关制程设备应用，例如Manz亚智科技耕耘玻璃基板为基础的TGV重布线（RDL）制程及蚀刻和电镀设备; 创新服务布局铜柱玻璃通孔基板（TGV-ICP）模组产品，预计今年下半年完成验证，规划2027年量产。

此外，高阶ABF载板湿制程设备厂敍丰开发玻璃基板与TGV制程设备; 东捷科技结合子公司富临科技，抢攻雷射制程与玻璃载板应用，布局TGV玻璃通孔与重布层制程技术; 晖盛科技开发玻璃蚀刻与表面处理解决方案; 钛升布局TGV雷射设备; 宸鸿台湾厂区投入TGV先进封装玻璃载板试产线，预计今年7月建置完成。

法人评估，CoPoS其他关键制程设备仍以CoWoS供应链厂商为核心，例如辛耘和弘塑有机会切入CoPoS相关湿制程及清洗设备，致茂布局CoPoS相关晶圆量测设备，印能科技耕耘CoPoS相关高压真空除泡系统（VTS）及翘曲抑制系统（WSS），家登布局相关传载设备及载具。

台积电力争2028年底量产

台积电董事长魏哲家已证实，公司已建成CoPoS试产线。他表示，CoPoS先进封装技术已在试产线上运行，预计需要二至三年，产量才会达到相当大的规模。

业内消息显示，台积电可能通过旗下采钰设立首条CoPoS实验线，不排除在台积电兴建的台湾嘉义先进封测七厂生产，目标规划2028年底至2029年量产。供应链业者评估，台积电在亚利桑那州首座先进封装厂预计2028年量产，第2座先进封装厂预计2029年至2030年量产，其中可能包括布局CoPoS封装产线。

研调机构TrendForce称，台积电布局CoPoS短期聚焦310x310mm基板尺寸，今年是相关设备与材料商验证关键期，预计2027年进入试产，规划2028下半年正式量产; 下一阶段布局重点将转向玻璃核心基板，预期量产时程落在2030年后。

编辑：芯智讯-浪客剑