先进封装之CoWoS封装系列详解

CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）是台积电开发的2.5D先进封装技术，自2011年推出后已历经5次技术迭代。台积电将CoWoS封装技术分为三种类型——CoWoS-S、CoWoS-R和CoWoS-L，它们在材料、结构、性能和应用场景上存在明显差异。以下是对各系列封装技术的详细解析：

一、CoWoS-S（Silicon Interposer）

特点：

• 使用纯硅中介层作为主要连接媒介

• 硅中介层最大面积受限约2500平方毫米（受光刻机台限制）

• 具有最高密度的I/O互连（中介层线宽/线距<1μm）

• 信号传输性能最优，延迟最低

• 成本最高，制造工艺最为复杂

技术参数：

• HBM支持：最多8个HBM3

• SoC集成：1-2个SoC + 8个HBM

• 面积限制：约2500mm²（约等于2倍掩模版尺寸）

• 信号完整性：最佳，适合超高带宽需求

适用特性：

• 适用于对性能要求极高的高端AI芯片

• 主流应用场景：NVIDIA H100、AMD MI300等顶级GPU

• 适合数据中心、高性能计算（HPC）和AI加速器

• 成熟度最高，目前市场主流方案

二、CoWoS-R（RDL Interposer）

特点：

• 使用重新布线层（RDL）中介层

• 采用非凝胶型热界面材料（TIM）优化热管理和良率

• 中介板面积可达3.3倍光罩面积（H100仅为2.2倍）

• RDL内插器最多由6层铜层组成，间距为4微米(2微米线宽/间距)

• 提供良好的信号和电源完整性性能，RC值更低

技术参数：

• HBM支持：未明确具体数量，但低于CoWoS-L

• SoC集成：适合弹性封装设计，成本敏感型应用

• 面积优势：突破了传统硅中介层的尺寸限制

• 电气性能：RDL互连提供出色的信号和电源完整性

适用特性：

• 适用于对成本较为敏感的AI ASIC应用

• 适合网通设备、边缘AI和中端服务器

• 与CoWoS-S相比，成本更低，设计弹性更大

• 目前处于技术储备阶段，尚未大规模量产

三、CoWoS-L（Local Silicon Interconnect and RDL Interposer）

特点：

• 结合局部硅互连（LSI）和RDL中介层

• 成本介于CoWoS-S和CoWoS-R之间

• 从1.5倍掩模版插入器尺寸起步，配置1个SoC和4个HBM

• 可进一步扩展到更大尺寸，支持多达12颗HBM3

• 保留了CoWoS-S中的硅通孔（TSVs）特征，减少大硅中介层的良率问题

• 采用绝缘通孔（TIVs）替代TSVs，减少插入损耗

技术参数：

• HBM支持：高达12颗HBM3

• SoC集成：1个SoC（可扩展至2个SoC）

• 面积优势：突破2500mm²的硅中介层尺寸限制

• 电气性能：大规模集成电路芯片，通过多层亚微米铜线实现高布线密度

适用特性：

• 融合了CoWoS-S和InFO技术的优势

• 适用于需要兼顾性能和成本的应用

• 适合网络设备、通信基站、高端消费电子产品

• 台积电定位为未来CoWoS技术的主流方案

• 2024年已开始推出，预计将成为新一代AI芯片的核心工艺

四、三大系列对比总结

五、CoWoS技术的演进趋势

根据台积电的规划，CoWoS技术正从CoWoS-S逐步向CoWoS-L转移，因为：

1. CoWoS-L结合了CoWoS-S的高性能和CoWoS-R的成本优势

2. CoWoS-L能支持更大量的HBM堆叠（12颗HBM3 vs CoWoS-S的8颗）

3. CoWoS-L通过小芯片拼接突破了光罩面积限制

4. 台积电高效能封装整合处处长侯上勇称CoWoS-L是"未来蓝图要角"

正如台积电在Semicon Taiwan 2024中所展示的，CoWoS-L已成为台积电CoWoS技术路线图的核心，预计将成为下一代AI芯片的主流封装方案。

六、CoWoS封装技术的市场应用

CoWoS封装技术的应用场景高度聚焦于高算力需求领域：

• AI算力芯片：英伟达Hopper系列（A100/H100）、Blackwell系列GPU

• HBM存储集成：CoWoS-S5支持8个HBM堆栈，CoWoS-L可扩展至12个HBM3

• 云计算ASIC：博通、Marvell等企业为谷歌、亚马逊定制ASIC芯片

随着AI芯片需求的持续增长，CoWoS产能也在快速扩张。据2024年数据，全球CoWoS月产能已接近4万片，预计2025年将跃升至9.2万片（台积电占8万片）。

CoWoS封装清洗- 锡膏助焊剂清洗剂介绍：

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。

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