【内容目录】
1. CoWoS-L:RDL 中介层嵌入 LSI
2. EMIB:基板嵌入硅桥接
3. CoWoS-L与EMIB全面技术比对
4. 市场表现对比
5. 结语

继这篇文章发布之后,就有业内人士提出,台积电(台积电)CoWoS 现阶段的主力分支 CoWoS-L 已经不是整块硅了。确实,CoWoS-L 采用的也是局部硅桥形式,而英特尔(英特尔)的 EMIB 也是局部硅桥接,那么,这两项技术到底有什么不同?
作为异构集成(Heterogeneous Integration)封装技术的领军人物,台积电与英特尔分别通过 CoWoS-L 与 EMIB 在 2.5D 横向集成,以及 SoIC 与 Foveros 在 3D 空间垂直堆叠,构建各自的封装技术体系。今天,我们就来专门探究一下,在2.5D层面,CoWoS-L 与 EMIB封装技术各自的结构特性、优劣势,以及市场表现。
CoWoS-L:RDL 中介层嵌入 LSI
2.5D 封装的核心在于解决多芯片间的高带宽互连,同时规避传统大面积硅中介层带来的高成本与光罩尺寸限制。尽管 CoWoS-L 与 EMIB 都利用了“局部硅桥”的理念,但二者的底层制造逻辑、结构集成方式,以及由此产生的性能边界都存在着显著的差异。
台积电的 CoWoS-L(Chip on Wafer on Substrate with Local Silicon Interconnect)是其经典 CoWoS-S 技术的进一步演化。该技术不再依赖覆盖整个封装区域的厚重硅片,而是通过在重布线层(Redistribution Layer, RDL)中介层(Interposer)中嵌入被称为 LSI(Local Silicon Interconnect)的微小硅桥芯片来实现核心区域的高密度互连。
结构特性

图:CoWoS-L架构(图片来源:台积电)

图:CoWoS-S 和CoWoS-L(图片来源:The ASME Digital Collection)
在CoWoS-L 架构中,互连与供电被有意识地拆分为不同层级,并通过多种材料体系组合实现,各自承担明确角色。
首先,在芯片之间最关键的互连区域,引入了LSI。这是一种局部使用的硅中介结构,它嵌入封装内部的有机中介层之中,其内部采用多层亚微米级铜布线,用来实现极高密度的 die-to-die 连接。无论是 SoC 之间、SoC 与 chiplet,还是与 HBM 的连接,都可以通过 LSI 灵活实现。本质上,它相当于“局部硅桥”,只在需要最高互连密度的区域使用。值得注意的是,这部分结构沿用了 CoWoS-S 已有的金属层与线宽规格,使其在制造上更容易复用既有工艺,也便于在不同产品之间重复使用。
在更大范围的信号与电源分配上,CoWoS-L 并没有继续采用整块硅中介层,而是转向一种以模塑材料为主体的中介层结构。该结构的核心是一层有机介质,在其上下两侧分别构建 RDL(再布线层)。这些 RDL 由铜导线与聚合物介质交替堆叠形成:上层RDL主要面向芯片侧,负责将来自 SoC、chiplet 及 LSI 的高密度连接重新分布;下层则连接封装基板,承担更大尺度的信号扇出与电源分配。相比硅中介层,这种“双面RDL + 有机介质”的结构布线间距更大,但更适合长距离传输,同时在高速工作条件下具备更低的信号损耗,也有助于实现更大尺寸的封装。
此外,CoWoS-L 特别强调了电源管理的集成。它允许在 SoC 下方进一步集成独立的嵌入式深沟槽电容(eDTC)。这些电容通常贴近芯片放置,直接服务于电源网络,用于改善供电稳定性,降低噪声,并提升对快速电流变化的响应能力。对于功耗波动剧烈的高性能计算芯片而言,这类本地去耦结构尤为关键。根据台积电官方信息与产业资料,CoWoS-L 已将电源体系从传统板级上移至封装内部,通过 RDL 供电网络、eDTC 去耦结构以及 IVR/PMIC,实现面向千安级电流的高密度、低损耗电源传输与管理能力。
整体来看,CoWoS-L 的设计并非依赖单一材料或单一结构,而是通过“局部硅(LSI)+ 有机模塑介质 + 双面RDL + 封装内电源”的组合,将高密互连、大范围布线与电源管理分别交由封装内最合适的材料与层级来完成。在这种分工之下,系统既能够维持接近硅互连的带宽密度,又避免了全硅中介层在成本与尺寸上的限制,从而在带宽、封装规模与功耗之间取得更现实的工程平衡。
CoWoS-L 的制造属于“晶圆厂中心”模式。其工艺流程涉及高度复杂的晶圆级处理,包括 LSI 芯片的嵌入、模制料的填充与平坦化,以及高精度的 RDL 堆叠。由于涉及到多种材料(硅、模制化合物、铜、聚合物)的复合,翘曲控制成为了制造中的核心难题。台积电采用了先进的有限元建模(FE Method)和固化动力学分析,通过优化后固化(PMC)阶段的时间与温度,来降低由于热膨胀系数(CTE)不匹配导致的机械应力。
EMIB:基板嵌入硅桥接
英特尔的 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge)则是另一种完全不同的思路。它是业界首个在有机基板(Organic Substrate)内部实现局部硅桥接的商用技术,自 2017 年起已在服务器级处理器(如 Xeon)和 FPGA(如 Agilex)中大规模量产。
结构特性
图:EMIB 2.5D(图片来源:SemiVision)首先,EMIB 通过将微小的硅桥直接集成到基板中以实现芯片间互连,从而消除了对大型、昂贵中介层的需求。这种设计简化了结构,并提高了制造良率。其次,由于封装中仅有一小部分包含硅材料,EMIB 最大限度地缓解了由不同热膨胀系数(CTE)材料所引起的热膨胀失配问题。这降低了翘曲风险,并提升了长期可靠性。
在基板层叠过程中,EMIB于特定位置开设空腔(Cavity),将硅桥芯片置入其中并以粘合剂固定,随后在其上方继续构建介电层和金属层。这种“按需放置”的方式,一方面减少了硅面积的使用,降低了制造复杂度与成本;另一方面也使封装在尺寸扩展和芯片组合上具备更高的灵活性。根据英特尔官方描述,这种硅桥内部采用细间距金属互连,可在不使用完整硅中介层的情况下,实现接近硅互连级别的带宽与信号性能。
而且,这种设计不干扰 I/O 信号和电源完整性的全局平衡。在 EMIB 中,只有芯片间的互连线走硅桥,电源和普通信号可以直接通过基板传输,从而实现了更优的垂直供电效率。
技术演进
英特尔通过持续的技术迭代扩展了 EMIB 的应用场景。
·EMIB-M:
EMIB-M 在硅桥中集成了金属-绝缘体-金属(MIM)电容器,显著增强了电源分配网络(PDN)的稳定性。
·EMIB-T:
而为了应对 HBM 堆栈对垂直供电的极端要求,最新的 EMIB-T 引入了硅通孔(TSV)技术,支持芯片与基板间的垂直互连,同时将微凸点间距从 55μm 缩减至 45μm 甚至更低。根据业内技术媒体对官方路线的解读,该方案强化了电源与信号路径,提升了供电效率与信号完整性,特别针对高带宽存储(HBM)等应用场景进行了优化,能够满足高性能计算系统中不断增长的带宽与功耗需求。
CoWoS-L与EMIB全面技术比对

优劣势解析
CoWoS-L 的主要优势在于其极高的互连密度和信号纯净度。由于其制造过程在晶圆级设备上完成,布线精度极高,非常适合英伟达这种需要将大量计算单元(GPU Die)与 HBM3E 紧密耦合的应用场景。然而,其代价是极高的成本和极其复杂的供应链管理。由于台积电产能大多被英伟达占据,其他客户(如谷歌、Meta)往往面临排队困难。
EMIB 的核心竞争力在于经济性与灵活性。由于硅的使用面积被压缩至极小(仅占封装面积的一小部分),其硅片利用率高达 90%,封装成本大大降低。此外,EMIB 能够更轻松地支持超大尺寸封装,因为有机基板在处理超大面积时的抗翘曲能力优于大面积模制 RDL 结构。
蓝图对比
台积电蓝图显示,CoWoS-L 将在 2027 年左右通过其 Rubin 架构支持高达 9 倍光罩尺寸的封装,并进一步优化 RDL 的金属层数。
英特尔则展现了更激进的尺寸扩张计划。EMIB-M 已支持 6 倍光罩尺寸,预计到 2026-2027 年将达到 8-12 倍。英特尔正在其 18A 平台中全面整合 EMIB 3.5D(EMIB 与 Foveros 的组合),并计划在 2025 年通过“Clearwater Forest”处理器展示下一代高带宽互连能力。

(图片来源:SemiVision)
市场表现对比
CoWoS-L
在当前AI算力需求爆发的背景下,CoWoS-L已成为高端芯片供应链中的关键瓶颈之一。根据台积电管理层公开表述,其CoWoS先进封装产能非常紧张,并已售罄至2025年甚至延续至2026年,供不应求的状况至少将持续至2026年中期。这一紧张状态也得到产业与媒体交叉验证,当前先进封装(尤其是CoWoS)被普遍认为是AI芯片量产的主要限制环节,而非先进制程本身。
从市场需求结构看,AI芯片客户已高度集中并占据绝大部分产能。研究显示,2025年全球约90%的CoWoS产能被少数几家AI芯片公司(英伟达、AMD、谷歌、Amazon)消耗 ,且头部客户通过长期锁定产能进一步强化供给紧张局面 。
英伟达在 Blackwell 及后续 Rubin 架构中,已将 CoWoS-L 作为核心封装平台进行全面采用。最新产业数据显示,Blackwell 与 Rubin 系列均依赖 CoWoS-L 实现多芯片与HBM集成,且英伟达已锁定超过60%的CoWoS产能。与此同时,封装能力本身开始反向约束架构设计,例如 Rubin Ultra 因 CoWoS-L 封装限制从四die调整为双die结构,显示先进封装已从配套技术转变为系统级设计的关键边界条件。
在供给侧,台积电正进行大规模扩产,但短期仍难缓解瓶颈。公开资料显示,其CoWoS产能正从2024年的约3.5万片/月提升至2026年10万片/月以上,甚至更高目标区间。尽管如此,行业普遍认为产能利用率已接近或达到100%,需求仍持续超出供给。这一矛盾也推动台积电加速全球布局,包括在美国规划先进封装产线,以缓解地理与产能集中风险。
EMIB
相比之下,EMIB 正在成为大型云服务提供商(CSP)自研 ASIC 的理想选择。谷歌计划在 2027 年的 TPU v9 中采用 EMIB,Meta 也在考虑其 MTIA 加速器的 EMIB 适配方案。这种趋势反映了市场对于“高性能但低成本”封装方案的渴望,尤其是在北美地区,本地化生产的要求也为英特尔的 IFS(代工厂服务)提供了地缘政治优势。可以这样理解,倘若一项封装项目无法通过台积电来完成,那么英特尔便顺理成章地成为了美国本土最值得信赖的备选方案。究其原因,英特尔是极少数几家真正在美国本土拥有先进封装产能布局、且其技术平台专为承载大型异构AI芯片封装需求而设计的企业之一。英特尔首席财务官 Dave Zinsner曾明确指出,封装业务是一项非常好的业务,其增长动力来自人工智能专用集成电路(ASIC)的需求,收入潜力远超10亿美元。
AI芯片的竞争重点,正在从单颗芯片性能,转向整体系统如何把多颗芯片高效地整合在一起。先进制程依然关键,但在模型规模、HBM容量、芯片互连、功耗密度、延迟以及光罩尺寸等约束逐渐收敛的背景下,系统级集成的作用变得越来越重要。
结语
英特尔的思路很清晰:与其硬刚晶体管微缩工艺,把所有功能硬塞进单个超大单片芯片中,不如通过 chiplet 架构,把不同制程和功能模块拆分组合,在封装层面完成高效集成。这样既能绕开光罩尺寸的限制,也更容易在功耗、带宽和系统扩展性之间取得平衡。像 EMIB 和 EMIB-T,本质就是为更大尺寸封装和更灵活的异构集成服务的。在这条道路上,英特尔正全力推广其先进封装产品组合,包括EMIB、Foveros 2.5D、Foveros Direct 3D,以及面向大型 AI / HPC 的 EMIB-T。
CoWoS-L 和 EMIB 的竞争,本质上是两种路线的分野:一边强调把带宽和性能推到极限,另一边更看重成本效率和架构上的可组合性。台积电目前凭借对头部AI客户的绑定占据上风,而英特尔则通过代工业务开放和更大的封装扩展能力,在ASIC市场逐步追赶。

