CoWos先進封裝技術

CoWoS是一種2.5D封裝技術,是先將晶片通過CoW(Chip on Wafer)的封裝過程連接至矽晶圓,再把CoW晶片與基板連接,整合成CoWoS。

InFO技術起源於FOWLP(Fan-out Wafer Level Packaging)扇出型晶圓級封裝。Fan-in即扇入型只能允許引腳的Solder ball在晶片表面下方,而Fan-out則可通過Epoxy澆鑄,允許引腳超過晶片,所以可以支援更多引腳,引腳密度更高。

第二是相比CoWoS,InFO的最大差別就是沒用基板,這就大大降低了封裝成本,畢竟基板要占到封裝成本的50%左右,再加上封裝尺寸可以做到更輕薄,更有利於散熱和降低功耗等

CoWoS先進封裝用矽中介層同喊缺 封測廠扇出技術供不同選項
半導體與零組件
何致中/分析
IC封測端點出晶圓廠先進封裝「江湖一點訣」,力拱扇出封裝閃避Interposer供應問題。
NVIDIA、超微(AMD)、博通(Broadcom)、Marvell等一線高效運算(HPC)與高階網通(Networking)大廠都是台積電3D Fabric先進封裝平台旗下CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)技術主力客戶。

NVIDIA掀起AI GPU浪潮後,也使得向來「量少質精」的CoWoS封裝產能受到各界矚目,除了多位市場觀察人士拋出分析觀點外,熟悉台系封測代工(OSAT)業者也證實,晶圓代工廠的「江湖秘訣」正是CoW段,除了部分CoW設備機台交期偏長外,當中的矽中介層(Si Interposer)也是本次先進封裝產能供不應求的關鍵之一。

矽中介層同樣是採用晶圓廠製程製作,採用成熟的65奈米,但因應先進封裝必須進行矽穿孔(TSV)流程,相對複雜。

在2.5D先進封裝領域,由於先前這類頂規晶片量能受限,既有產能可以應付,然隨AI資料中心基礎建設以及「老黃」黃仁勳成功造浪,AI伺服器儼然成為科技業界最熱話題,台積本身生產Interposer的65奈米產能久未擴充,自然供不應求,供應鏈也傳出NVIDIA儘速找上聯電65奈米奧援。

而日月光集團旗下矽品是諸多OSAT中,對於2.5D、扇出(Fan-out)封裝著墨較多的封測廠,熟悉封測業者坦言,對於晶圓廠來說,屬於CoW段的Interposer技術,正是有利於複雜晶片設計/整合、提升效能的關鍵,也因此,屬於Wafer-Level的強項。

OSAT廠在先進封測技術的推廣,舉凡日月光半導體的FOCoS、FOCoS-Bridge,抑或矽品的FO-EB、FO-MCM等,大多都是避開「Interposer取得不易」的問題,畢竟矽中介層是晶圓廠一條龍流程的強項,扇出型封裝技術的存在,正與Interposer技術分庭抗禮,閃避Interposer供應問題,提供IC設計客戶不同選項。

而台積本身也在Interposer技術上持續精進,遂有「有機中介層」的CoWoS-R衍生型問世,在材料端改善矽中介層相對較高的成本問題,以及提升效能。

熟悉封測技術人士透露,其實晶圓段本身就是晶圓代工廠強項,末段的「on-Substrate」對於晶圓廠來說,獲利空間並不算太高,也因此有委託專業OSAT廠部分代工的合作模式,「oS段」的產能擴充對於日月光投控或是Amkor等業者來說,也不算太難的問題,唯獨Interposer領域包括如格芯(GF)等著墨程度都已經不高,台積、聯電也是為了HPC大客戶緊急調度Interposer產能。

隨著先進封裝技術也逐步從頂規HPC走入網通、電競、高階消費型運算晶片領域,較Interposer更小體積的矽橋(Si-Bridge)連接技術也逐步受到重視,如蘋果(Apple)M2 Ultra系列,就是採用Si-Bridge連接兩顆M2裸晶,為台積電不外售給其他客戶的客製化先進封裝,蘋果命名為「UltraFusion」技術。

然而由於高階封裝技術與Wafer-Level連動性較高,也因此OSAT廠泰半認為台積、三星、英特爾(Intel)等龍頭業者,會持續把先進封裝拆分的更細緻,較後段與載板有關的部分,方會委由OSAT廠操刀,晶圓廠、傳統封測廠之間仍有合作空間。

舉凡台積電竹南新廠AP6重點的3D晶圓堆疊晶片SoIC,除了頂規AI HPC應用搭配自家CoWoS封裝外,若進入中高階消費、電競、網通等領域,封測廠可把SoIC視為一片經「前段3D」流程的晶圓片(Wafer),後續可採用主流的覆晶封裝(FC)封成與現行CPU體積大小相仿的晶片。

展望後市,封測業界預期,本次NVIDIA掀起的「AI狂熱」,使得半導體業界重新檢視了先進封測技術,除了日月光集團外,中系的通富微電、長電集團等將會更加速先進封裝技術布局,屆時OSAT端也可以提供晶片設計業者更多的技術選項。

台系封測相關業者發言體系,強調不對特定客戶、單一廠商做出公開評論。

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