过去几年,台积电的CoWoS技术因满足AI芯片对算力及能效的需求,迅速成为先进封装的代名词。然而,近期由英伟达工程师提出的“CoWoP”技术却突然被推上风口浪尖,甚至有人预言它将改写PCB产业版图,挑战CoWoS的领先地位。 CoWoP究竟是短暂的话题炒作,还是足以改变半导体封装版图的下一个颠覆力量?
CoWoP是什么?为何比CoWoS更具优势?
台积电CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)先进封装技术为AI战场上兵家必争,正当巨头们为了产能斤斤计较之际,一份英伟达内部外流的报告显示,英伟达正在测试新一代CoWoP(Chip on Wafer on PCB)技术,计划与台积电CoWoS双线推进,预计在2026年10月下一代Rubin GPU系列的GR150芯片同时采用CoWoP与CoWoS两种封装技术。
这项创新CoWoP先进封装技术,是先将裸芯片(Chip)通过微凸点倒装到硅中介层(Wafer)上完成芯片与硅基板的高密度互连,然后将整个芯片在硅基板组件用PCB的类载板(mSAP)制程直接焊接在PCB主机板,省略掉CoWoS需要封装基板(如ABF/BT载板)的工序,PCB在此不仅承担电连接,还通过HDI或MSAP/SAP等工艺在板上形成精细的重分布层(RDL),保证信号完整性与功率分配。
与CoWoS相比,CoWoP将封装基板与PCB一体化,实现更薄、更轻、更高带宽的模块设计,同时充分利用大尺寸PCB产线的高产能与成熟工艺,CoWoP用成熟大面板PCB替代昂贵的ABF/BT载板封装基板,不仅大幅降低材料与制造成本,还可加速PCB产线的高产能与短交付周期实现更快的量产,同时通过PCB上直接集成芯片、硅中介层和多层HDI/MSAP重分布层来减少封装层级,实现更薄更轻的板卡一体化设计,并在同一块板上完成多至10余层、30μm级线宽/线距的高速互连,兼具高带宽、低延迟与设计灵活性。
消息一出不仅引发市场对CoWoS是否会被CoWoP取代的讨论,甚至动摇到在台积电的技术蓝图中将接班CoWoS的CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)上场时间。
CoPoS是台积电为了解决CoWoS量产瓶颈而推出的下一代封装技术,结合CoWoS与FOPLP(Fan-Out Panel Level Packaging),以方形的面板RDL层取代原本圆形的硅中介层,虽然互联密度不如原CoWoS的硅中介层,但面板面积大,可利用率高,可有效解决产能问题,成本也更低,适合大规模量产。
台积电预计于2026年在采钰建置首条CoPoS(方形晶圆封装)实验线,并进一步规划至2028~2029年在嘉义投资量产厂,主要聚焦AI与高效能运算领域。
市场欢声雷动,几家欢喜几家愁
报告一出,引起资本市场一阵骚动,包括巨集科技、深南电路、鹏鼎控股等大陆PCB厂股价飙涨,台厂点名臻鼎-KY旗下鹏鼎公司可望受惠,股价同样迎春风,国际投行也对y英伟达的这项技术变革产生高度兴趣。
摩根大通研究报告指出,CoWoP的潜在优势包括简化系统结构,通过减少传输损耗提高资料传输效率,确保NVLink互连更高的范围;更好的热管理性能和更低的功耗;降低每代产品都在上升的基板成本;潜在减少一些后端测试步骤。
摩根士丹利的研究显示,采用CoWoP的目标则为解决基板翘曲问题;在PCB上增加NVLink覆盖范围而无需在芯片和PCB之间设置基板;实现更高的散热效率而无需封装盖子;以及消除某些封装材料的产能瓶颈。
摩根大通认为,CoWoP的出现对ABF基板厂商显然是负面消息,因为基板附加值可能会大幅减少或完全消失,更复杂、精细节距的信号路由将转移到RDL层,而高端PCB层承担封装内路由步骤。
另一方面,CoWoP为PCB厂带来重大的机遇,性能与主机板高电流/电压要求之间的平衡是阻止PCB实现真正基板规格的主要挑战,mSAP是在实现25/25微米更精细线/间距尺寸方面最佳的PCB技术,但仍远低于ABF的亚10微米线/间距能力。未来具备先进mSAP能力以及基板/封装技术的公司将更有优势。
一旦CoWoP技术能如期推进,摩根士丹利点名包括台积电、欣兴、臻鼎-KY、华通等拥有mSAP制程能力的供应商将受益,接下来或许还会有更多的PCB厂跟进。
技术难度待克服商业化量产挑战大
不过,CoWoP的前途似乎并非一片光明。摩根大通指出,这项技术存在关键挑战。目前只有苹果采用mSAP或SLP PCB技术,但其节距尺寸更大,PCB板面积更小,因此将此技术扩展到具有更高载流能力的大型GPU仍具技术与运营的挑战,CoWoP中期商业化的概率较低。
摩根士丹利认为,技术的转换不仅涉及制程工艺的改变,还将影响整个供应链的配置,以台积电目前CoWoS良率已接近100%的情况下进行技术切换存在不必要的风险,考虑到Rubin Ultra的量产时程,时间点上不合商业逻辑且风险太高,因此推估Rubin Ultra仍将沿用现有的ABF基板技术,而非转向CoWoP。
天风国际证券分析师郭明錤以苹果投入类载板SLP研发耗时4年为例,其间苹果、材料商、制造商与设备商合作,共同解决研发与量产问题,这不只是单一技术开发,而是整个产业生态升级。现在英伟达要将CoWoP导入SLP的挑战远胜苹果,在没有具体的实际测试结果前,CoWoP要量产并用于Rubin Ultra是过于乐观的预期。
郭明錤并提到台积电另一个次世代封装技术CoPoS。他说,CoWoP在理论上可以改善传输效率并简化供应链,但CoPoS要解决的是很实际的生产效率问题,因此从商业化的角度,CoPoS的优先顺序理应高于CoWoP,而在实务上,要在一年内同时导入两个重大创新但未经实证的技术的风险相当高。
台PCB厂对于CoWoP取代CoWoS持保留态度,认为以mSAP制程的CoWoP取代IC载板的可能性非常低,因为这涉及整个产业链的技术制程都必须大幅提升,以现阶段载板技术成熟,价格也合理,就终端客户来说,看不到急需改变的理由,预期CoWoP要取代现有的CoWoS时间还很久,CoWoP能否获得客户青睐采用仍是未定之数。
IC载板厂景硕认为,先进封装如CoWoS结构仍将是未来五年的市场主流,短期内不会被取代;即便玻璃基板或新型CoWoP架构提出,也只是长期技术蓝图,不会突然冲击既有载板应用。
编辑:芯智讯-浪客剑 来源:工商时报