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一、CoWoS封装工艺分类及技术差异
CoWoS(Chip On Wafer On Substrate)是台积电主导的2.5D先进封装技术,基于不同转接板类型可分为CoWoS-S、CoWoS-L和CoWoS-R三大类,核心差异体现在中介层设计、性能参数及应用场景上:
工艺类型 | 技术特点 | 关键参数 | 应用场景 | 发展阶段 |
CoWoS-S | 基于硅中介层(无源转接板),采用双路光刻拼接法扩大面积,集成深沟槽电容器(iCap)和亚微米铜互联。 | - 硅中介层面积:2500mm²(相当于3倍光罩面积) | AI算力芯片(如英伟达Hopper系列A100/H100)、HBM存储集成 | 已发展至第5代(CoWoS-S5),当前主流量产工艺 |
- HBM堆栈空间:8个 | ||||
- 电容密度:>300nF/mm² | ||||
- 热导率:20W/K(新型TIM材料) | ||||
CoWoS-L | 采用RDL(重布线层)+本地硅互联(LSI)替代传统硅中介层,通过10+LSI小芯片拼接提升设计灵活性,兼容有机层直接连接芯片。 | - 转接板面积:1.5倍光罩面积 | 高性能GPU(如英伟达Blackwell Ultra)、高密度计算芯片 | 2024年推出,2025Q4起将成为台积电CoWoS主要制程 |
- HBM堆叠能力:最多12颗HBM3 | ||||
- 支持4个SoC+8个HBM集成 | ||||
CoWoS-R | 进一步扩大中介板面积,采用非凝胶型热界面材料,优化热管理和良率。 | - 中介板面积:3.3倍光罩面积(H100仅为2.2倍) | 超大规模芯片集成(未来高性能计算需求) | 技术储备阶段,尚未大规模量产 |
- 热管理:新型TIM材料提升散热效率 |
核心差异总结:
CoWoS-S:成熟度最高,依赖硅中介层,成本较高但性能稳定,适用于当前AI芯片主流需求;
CoWoS-L:成本更低、设计弹性更大,通过小芯片拼接突破光罩面积限制,是未来高性能GPU的核心工艺;
CoWoS-R:面向超大规模集成场景,技术前瞻性强,但需解决良率和热管理挑战。
CoWoS封装技术的应用场景高度聚焦于高算力需求领域,其市场前景与AI芯片、HBM存储及云计算需求深度绑定:
AI算力芯片:英伟达是最大需求方,其Hopper系列(A100/H100)、Blackwell系列GPU均采用CoWoS工艺,占台积电CoWoS产能超50%。AMD的Instinct MI系列(如MI300)也依赖该技术。
HBM存储集成:CoWoS-S5支持8个HBM堆栈,CoWoS-L可扩展至12个HBM3,成为AI芯片高带宽存储的关键封装方案。
云计算ASIC:博通、Marvell等企业通过CoWoS封装为谷歌、亚马逊定制ASIC芯片,满足云端AI加速需求。
产能增长:2024年底全球CoWoS月产能接近4万片,2025年预计跃升至9.2万片(台积电占8万片)。
需求驱动:英伟达Blackwell系列量产将推动CoWoS-L渗透率提升,2025年全球AI芯片市场规模预计增长超40%,直接拉动CoWoS产能需求。
封测与设备:台积电、日月光、安靠(Amkor)为核心产能供应商,半导体设备(如光刻机、键合设备)和材料(硅中介层、TIM材料)需求激增。
国产替代机遇:中国CoWoS相关产业链(如封装材料、设备)处于起步阶段,随着全球产能扩张,具备国产化潜力。
技术迭代:CoWoS-L将逐步替代CoWoS-S成为主流,2025年占台积电CoWoS产能比例预计超70%。
成本控制:硅中介层的光刻拼接良率、翘曲问题仍是产能瓶颈,CoWoS-L通过LSI小芯片拼接可降低对大尺寸硅中介层的依赖。
竞争格局:英伟达的需求占比超50%,其产品迭代(如Blackwell系列)直接主导CoWoS技术路线,其他厂商(如博通、AMD)的份额将逐步提升。
总结:CoWoS封装技术是AI算力革命的“基础设施”,CoWoS-L将成为2025年后的核心工艺,其成本优势和设计灵活性将推动高性能GPU、HBM及云计算芯片的进一步集成,同时带动半导体设备、材料等产业链环节的增长。
CoWoS封装芯片清洗剂选择:
水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。
污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。
这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。
研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。
运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。
推荐使用 水基清洗剂产品。