台积电 CoPoS 与英特尔 EMIB 对比

台积电的CoPoS（通常称为芯片封装在基板上的面板封装）和英特尔的EMIB（嵌入式多芯片互连桥）都旨在解决同一个战略难题：集成日益庞大且异构的芯片组系统。然而，它们针对的是不同的物理限制。CoPoS是一种新兴的面板级封装平台，旨在将中介层尺寸和制造效率扩展到圆形晶圆之外。EMIB是一种经过生产验证的局部硅桥架构，无需使用全尺寸硅中介层。台积电已确认CoPoS正在开发中，但目前公开的详细规格仍然有限。

在CoPoS中，重新分配结构和芯片集成工艺是在大型矩形面板而非圆形硅晶圆上进行的。矩形面板可以提高面积利用率，因为封装可以更高效地拼接，从而减少未使用的边缘面积。更重要的是，面板尺寸可以支持超出实际晶圆和光罩限制的封装尺寸。这使得CoPoS对未来集成多个计算芯片、I/O芯片和众多高带宽内存堆叠的AI加速器极具吸引力。然而，与台积电成熟的CoWoS平台相比，CoPoS的互连间距、合格材料、良率、可靠性数据和生产计划等信息公开程度较低。

EMIB 采用嵌入有机封装基板内部的小型硅桥芯片。每个桥芯片内部通过细间距微凸点将相邻的芯片连接到高密度布线，而传统的基板布线则处理其他位置的低密度信号和电源。由于硅芯片仅放置在需要高密度芯片间通信的位置，因此 EMIB 避免了单片硅中介层带来的面积、成本和跨中介层布线负担。英特尔将 EMIB 定位于逻辑到逻辑以及逻辑到 HBM 的连接，并表示该技术自 2017 年以来已支持量产。

主要的架构区别在于全局集成与局部集成。CoPoS 可以理解为一种制造和扩展框架，用于在面板上构建超大型中介层或重分布层组件。它可以在多个芯片和存储堆叠之间提供广泛的路由连接，类似于晶圆级 2.5D 集成的更大规模演进。EMIB 则在相邻芯片之间创建点对点的海岸线链路。这种模块化设计允许设计人员部署多个具有特定链路路由的桥接器，同时保留大部分有机基板用于传统的电源和外部 I/O 分配。

这些选择会带来不同的电气权衡。宽广的CoPoS重分配架构可以简化复杂的多芯片拓扑结构并支持大扇出，但较长的全局布线可能会引入电阻、电容、延迟和信号完整性方面的挑战。面板翘曲、光刻均匀性、套刻精度以及大矩形区域内的细线良率也是重要的工艺风险。EMIB最大限度地减少了高密度硅布线长度，并且不会强制无关的电源或信号通过整个中介层。然而，其局部几何结构要求仔细的芯片放置、桥接对准、逃逸布线和芯片边缘带宽规划。非相邻芯片之间的通信可能需要额外的桥接或封装级跳转。

从散热角度来看，这两种技术都无法解决高密度封装的AI芯片和HBM的散热难题。CoPoS技术虽然可以实现超大型封装，但也会增加封装总功耗、机械应力和散热复杂性。EMIB技术由于无需完整的硅中介层，可以减轻一些结构和布线方面的限制，但高功率芯片仍然需要先进的散热器、衬底工程和供电设计。英特尔的EMIB-M采用了金属-绝缘体-金属（MIM）电容，而EMIB-T则增加了硅通孔，以增强供电并支持面向HBM的配置。

如今，生态系统兼容性也有所不同： CoPoS 可能会使已经在使用台积电 3DFabric 设计流程、代工节点和 HBM 组装生态系统的客户受益，而 EMIB 集成了来自英特尔或外部代工厂的芯片，并且可以与 Foveros 堆叠相结合，以创建更复杂的 3.5D 系统。

制造工艺的成熟度是EMIB目前最明显的优势。其产品历史积累了经过验证的组装流程、可靠性经验和成熟的设计方法。CoPoS技术在封装规模经济性和几何自由度方面具有潜在优势，但面板级半导体封装必须达到晶圆级的套刻精度、洁净度、缺陷控制和良率，才能在广泛的竞争中占据一席之地。

综上所述，CoPoS 和 EMIB 并非直接替代品。CoPoS 旨在扩展集成范围；EMIB 则优化物理上需要高密度互连的场景。对于近期需要成熟、灵活的本地互连的异构产品而言，EMIB 的风险更低。而对于未来受晶圆尺寸和吞吐量限制的超大型 AI 系统，CoPoS 可以提供更广阔的平台——前提是台积电能够将面板级规模转化为可接受的互连密度、翘曲控制、可靠性和成本。

*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。

加星标⭐️第一时间看推送