三大先进封装技术将如何破解芯片性能瓶颈?

半导体在线 2025-09-14 16:10
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第四届功率半导体与先进封装测试创新高峰论坛
为促进功率半导体和先进封装领域的学术交流与产业合作,探讨最新技术进展、工艺优化及未来发展方向,无锡市集成电路学会和半导体在线将于2025年9月18日无锡市组织召开第四届功率半导体与先进封装测试创新高峰论坛,欢迎参会、参展等合作。
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随着制程技术逐渐逼近物理极限,单纯依靠缩小晶体管尺寸来提升性能的方法已逐渐失效。此时,“先进封装技术”成为芯片产业突破瓶颈的关键。


先进封装技术可以不改变晶体管本身的大小,通过优化芯片与芯片、芯片与基板的连接方式,实现性能提升、功耗降低与体积缩小等多重目标。


在众多先进封装技术中,CoWoP、CoPoS和FOPLP凭借各自独特的设计逻辑,成为当下产业界关注的焦点,它们共同构成了后摩尔时代芯片技术迭代的重要支撑。


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CoWoP技术,全称为Chip on Wafer on Package(芯片-晶圆-封装),它将多个芯片堆叠或并排放置在晶圆级中介层,然后直接整合到PCB板。其与CoWoS的区别在于省去了中间的IC载板,直接将晶圆与PCB相连。


CoWoP技术具备诸多优势,如缩短了芯片间的互联距离,从毫米级压缩到了微米级,信号传输速度因此提升30%以上,功耗却能降低20%。在高性能计算领域,比如服务器芯片和AI加速芯片,CoWoP的价值尤为突出。


CoWoP封装近期备受瞩目,主要源于英伟达的一份内部PPT。据该PPT显示,英伟达计划在GB100芯片上验证CoWoP封装技术,并与台积电的CoWoS技术同步在GR150项目中使用。


目前,台积电、英特尔等头部厂商已开始专注CoWoP技术,这或许会成为他们争夺AI芯片市场的重要筹码。


另一个备受关注的先进封装技术是CoPoS,它的全称是Chip on Package on Substrate(芯片-封装体-基板),它是台积电整合CoWoS与FOPLP,推出的新一代先进封装工艺。它将芯片排列在方形基板上,取代传统的圆形晶圆,这一“化圆为方”的设计大大提高了面积利用率,有望显著提升产能并降低生产成本。


面板级封装(PLP)是CoPoS技术的核心,这项技术允许多颗芯片同时封装,即它可将多个小型芯片(如射频芯片、蓝牙芯片、传感器芯片)封装成一个独立的“子封装体”,再把这个子封装体与主芯片(如手机的SoC芯片)一起贴装到更大的基板上,这极大地提高了生产效率。此外,PLP技术还具有更好的散热性能和更高的集成度,这对于满足高性能AI芯片的需求至关重要。


然而,天风证券分析师郭明錤指出,CoWoP与SLP(Substrate-Level PCB基板级PCB)的结合面临巨大挑战。他预计,要在2028年前实现量产将是一项乐观的预期。同时,台积电的另一项封装技术CoPoS,旨在解决CoWoS难以大规模量产的问题,预计将在2028年后量产。相较之下,CoWoP在2028年量产的难度显得更为突出。


与前两种技术相比,FOPLP技术的核心优势在于“规模化与低成本”。FOPLP的全称是Fan-Out Panel Level Packaging(扇出型面板级封装),它也和CoPoS一样,采用的是矩形基板,有的面板尺寸可达600mm×600mm,是传统300mm直径晶圆面积的4倍以上。


更大的基板意味着一次封装过程中能容纳的芯片更多,生产效率提升3倍以上;同时,矩形面板的加工更易实现自动化,人工成本和生产误差都能大幅降低。此外,FOPLP的基板选材也更加灵活,可以采用玻璃基板或是金属基板。


这些特性让FOPLP非常适合物联网、可穿戴设备、汽车电子等“量大、成本低、小型化”的场景。目前,三星、日月光等封装厂商已建成FOPLP生产线,推动其在消费电子和汽车电子领域的规模化应用。根据Yole Intelligence在2023年发布的扇出封装市场报告中的预测,FOPLP市场规模将从2022年的4100万美元迅速扩大,预计在2028年将以32.5%的复合年增长率增长至2.21亿美元。


值得注意的是,CoWoP、CoPoS和FOPLP可能并非是“相互替代”的关系,而是“互补协同”的存在。在实际应用中,芯片厂商可以根据他们的产品需求灵活组合这些技术。


总而言之,随着摩尔定律在制程微缩层面逐渐放缓,先进封装技术已经从后台走向前台,成为驱动芯片性能持续提升的关键引擎。CoWoS、FOPLP以及CoPoS等先进封装技术的蓬勃发展,标志着芯片产业进入了一个以“异构集成”和“系统级协同”为核心的新时代。它们通过创新的互联与集成方式,在提升算力、降低功耗、缩小体积的同时,也为AI、自动驾驶、物联网等未来科技提供了至关重要的底层支撑。尽管这些技术在规模化量产的道路上仍面临挑战,但其蕴含的巨大市场潜力不容忽视。



文章来源:TechSugar
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