近期热门的CoWoP与CoWoS、CoPoS有何差异?

08-11 06:12

电子发烧友网报告(文 / 梁浩斌)CoWoP(Chip on Wafer on PCB)封装近期在业界突然热度大增,原因是此前英伟达泄露的一份PPT显示,英伟达会对GB100芯片进行CoWoP封装验证,并计划与台积电的CoWoS同步双线推进,未来在GR150芯片项目中同时采用这两种封装方案。


不过,郭明錤近日发文指出,CoWoP导入SLP(Substrate - Level PCB基板级PCB)面临的挑战远超2017年苹果量产应用SLP的情况,2028年实现量产是较为乐观的预期。而台积电的另一个封装技术CoPoS,旨在解决CoWoS难以大规模量产的问题,预计也在2028年后量产,相比之下,CoWoP要在2028年量产的目标不太现实。


CoWoP、CoWoS、CoPoS这些名词可能让人有些混淆,那么这几种封装技术各有什么特点和优势?为何各家都在推进新型封装呢?


首先来了解CoWoS。CoWoS即芯片 - 晶圆 - 基板封装,由台积电主导开发。其核心是借助一个“硅中介层”,把逻辑芯片(如CPU、GPU)和高带宽存储芯片(如HBM)封装在同一模块中,实现多芯片的高密度集成。


过去,HBM通常通过PCB上的布线与CPU/GPU通信,但由于PCB布线的物理限制,两者间的传输带宽遇到了瓶颈。


通过将GPU/CPU和HBM堆叠放置在硅中介层上进行封装,硅中介层作为核心的互联枢纽,利用TSV(硅通孔)和精细布线实现芯片间的高速信号传输,带宽远超传统的引线键合,极大提升了芯片间的通信带宽。


然而,CoWoS也存在致命问题,首要的是成本高昂。硅中介层是CoWoS封装的核心,通过硅晶圆 + 光刻等步骤制造,若要集成更多的HBM,就需要更大面积的硅中介层。大家都知道,晶圆上单个裸片面积越大价格越贵,而且封装过程涉及多次光刻和键合等工序,进一步降低了良率,拉高了成本。


所以,CoWoS长期面临成本高且难以大规模量产的问题。


CoPoS(芯片 - 面板 - 基板封装)同样来自台积电,实际上,这是台积电为解决CoWoS量产瓶颈而推出的封装技术。大摩在近期研报中称,台积电已启动建设310 mm² Panel - Level chiplet先进封装试产线(即CoPoS先进封装体系)。


与CoWoS相比,CoPoS主要是将硅中介层换成有机中介层,基板采用玻璃基板。虽然互联密度不如CoWoS的硅中介层,但面板面积大、可利用率高,能有效解决产能问题,成本也更低,适合大规模量产。


英伟达的CoWoP可以理解为,相较于CoWoS直接去除了基板,将中介层装配到PCB上,大幅简化了结构,同时信号路径最短,热设计灵活性更好,理论上成本最低。但明显的问题是,这项技术对PCB厂商的生产精度要求极高,对于当前的PCB产业而言,需要产业链上下游整体革新才能实现量产,这对供应链是个较大考验。


同时,PCB的线宽也有限制,实际互连带宽效果仍有待验证。总体来看,CoWoP仍处于技术探索阶段,但近年来,PCB与芯片的集成确实有了越来越多的探索,比如埋容技术,将电容嵌入PCB内部,节省空间、降低厚度,提高信号完整性。


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