什么是CoWoS?用最简单的方式带你了解半导体先进封装!
2023-08-09 12:43:08 technews(台) 作者:许庭睿过去数十年来,为了扩增芯片的晶体管数量以推升运算效能,半导体制造技术已从1971 年10,000nm制程进步至2022年3nm 制程,逐渐逼近目前已知的物理极限,但随着人工智能、AIGC等相关应用高速发展,设备端对于核心芯片的效能需求将越来越高;在制程技术提升可能遭遇瓶颈,但是运算资源需求持续走高的情况下,透过先进封装技术提升芯片之晶体管数量就显得格外重要。
什么是CoWoS?
CoWoS 是一种2.5D、3D 的封装技术,可以分成CoW和WoS来看。CoW(Chip-on-Wafer)是芯片堆叠;WoS(Wafer-on-Substrate)则是将芯片堆叠在基板上。CoWoS 就是把芯片堆叠起来,再封装于基板上,最终形成2.5D、3D 的型态,可以减少芯片的空间,同时还减少功耗和成本。下图为CoWoS 封装示意图,将逻辑芯片及HBM(高带宽存储器)先连接于中介板上,透过中介板内微小金属线来整合左右不同芯片的电子信号,同时经由砂穿孔(TSV)技术来连结下方基板,最终透过金属球衔接至外部电路。
而2.5D 与3D 封装技术则是差别在堆叠方式。2.5D 封装是指将芯片堆叠于中介层之上或透过硅桥连结芯片,以水平堆叠的方式,主要应用于拼接逻辑运算芯片和HBM;3D 封装则是垂直堆叠芯片的技术,主要面向高效能逻辑芯片、SoC 制造。
先进封装,但不在封装厂完成!
CoWoS的应用发展
高阶芯片走向多个小芯片、存储器,堆叠成为必然发展趋势,CoWoS 封装技术应用的领域广泛,包含高效能运算HPC、AI 人工智能、数据中心、5G、物联网、车用电子等等,可以说在未来的各大趋势,CoWoS 封装技术会扮演着相当重要的地位。
过去的芯片效能都仰赖半导体制程的改进而提升,但随着元件尺寸越来越接近物理极限,芯片微缩难度越来越高,要保持小体积、高效能的芯片设计,半导体产业不仅持续发展先进制程,同时也朝芯片架构着手改进,让芯片从原先的单层,转向多层堆叠。也因如此,先进封装也成为延续摩尔定律的关键推手之一,在半导体产业中引领浪潮。