CoWoS封装手艺综述：2.5D/3D异构集成与未来生长趋势

1 小序：CoWoS封装手艺概述

CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）作为一种前沿的2.5D先进封装手艺
，由全球半导体制造龙头企业台积电在2011年首次开发并推出。这项手艺的降生标记着半导体行业在"逾越摩尔定律"蹊径上迈出了要害一步
，通过立异的异质集成计划
，将差别工艺、差别功效的芯片组合在统一个封装内
，实现了系统性能的跨越式提升。CoWoS封装手艺实质上属于2.5D集成
，其焦点在于将芯片通过Chip on Wafer（CoW）的封装制程毗连至硅晶圆
，然后再把CoW芯片与基板（Substrate）毗连
，整合成CoWoS。这种设计通过硅中介层实现多颗芯片之间的高密度互连
，完善解决了数据麋集型应用中的带宽瓶颈问题。

随着人工智能、高性能盘算和5G通讯手艺的蓬勃生长
，CoWoS封装手艺因其卓越的集成能力和性能体现
，迅速成为高端AI芯片首选的封装计划。尤其是在天生式AI浪潮席卷全球的配景下
，CoWoS作为英伟达等公司AI GPU的封装基础
，其市场需求泛起出爆炸式增添。凭证行业剖析
，2025年中国先进封装市场规模将凌驾1100亿元
，年复合增添率高达26.5%。这一数据充分反应了CoWoS等先进封装手艺在半导体工业中的战略职位和增添潜力。

CoWoS手艺自推出以来已经履历了五次主要的手艺迭代
，从最初的CoWoS-S
，生长到CoWoS-R
，再到最新的CoWoS-L
，每一种变体都在中介层质料、互连手艺和集成密度方面有着奇异的立异。值得注重的是
，随着AI芯片尺寸的一直增大和HBM（高带宽内存）客栈数目的增添
，CoWoS封装手艺也在一连演进
，一直突破封装面积和集成度的极限。这种快速的手艺迭代不但体现了半导体行业立异的活力
，也预示着先进封装将在未来盘算架构中饰演更为要害的角色。

2 CoWoS手艺原理与系统

2.1 2.5D封装的基本结构

CoWoS封装手艺的焦点在于其2.5D封装结构
，这一结构创立性地在芯片与通例基板之间引入了一个硅中介层。该中介层使用硅质料的特征和成熟的半导体工艺
，实现了其上多个芯片间的高密度互连。详细来说
，CoWoS封装历程分为两个要害阶段：首先
，通过Chip-on-Wafer（CoW）工艺将多个芯片（如GPU、CPU和HBM等）堆叠并键合到硅中介晶圆上；然后
，再将CoW芯片与封装基板（Substrate）整合
，形成完整的CoWoS封装结构。

硅中介层在CoWoS封装中饰演着电气互联枢纽和机械支持平台的双重角色。它通过硅通孔和高密度金属布线实现芯片间的高速数据传输。与古板封装手艺相比
，这种结构的突出优势在于能够提供数目级更高的互联密度。研究批注
，2.5D集成中的die-to-die互联距离可缩短至毫米级别
，数据传输能耗可降低至0.41pJ/bit
，比古板PCB互连提升了10倍能效。这种高效的短距互联关于需要TB/s级内存带宽的AI加速器至关主要
，也是现代HBM与GPU/ASIC协同事情的基础。

2.2 CoWoS手艺分支与演进

随着应用场景的多样化和性能需求的一直提升
，CoWoS手艺已生长出三种主要变体
，划分是CoWoS-S、CoWoS-R和CoWoS-L
，每种变体在中介层手艺和适用场景上各有着重。

CoWoS-S是最经典且应用最普遍的版本
，接纳硅中介层
，内含TSV硅通孔和多层金属布线
，提供最高的互联密度和信号传输性能。这一变体特殊适合对互联带宽要求极高的应用
，如高端AI训练芯片和HPC系统。然而
，由于大尺寸硅中介层的制造良率挑战
，CoWoS-S的本钱也最为高昂。

CoWoS-R则基于台积电的InFO手艺
，使用重布线层（RDL）作为互连介质
，替换了古板的硅中介层。RDL是一种高密度铜布线层
，可以在封装内实现芯片间的电气毗连。CoWoS-R在本钱和无邪性方面具有优势
，但在最高互联密度方面略逊于CoWoS-S。

CoWoS-L是最新且最具生长潜力的变体
，它巧妙地连系了CoWoS-S和InFO手艺的优点
，同时使用局部硅互联和RDL层举行芯片间互连和功率信号传输。这种混淆设计既保存了硅中介层的高性能特点
，又通过RDL层提供了更大的设计无邪性
，有用平衡了性能和本钱之间的关系。2024年台积电已实现CoWoS-L量产
，英伟达的Blackwell系列GPU就接纳磷泼工艺。

表：CoWoS主要手艺变体较量

3 CoWoS在半导体工业中的优势与挑战

3.1 手艺优势与价值

CoWoS封装手艺在高端盘算领域展现出多重手艺优势
，使其成为现代AI芯片不可或缺的组成部分。首先
，它实现了异构集成能力
，允许将差别工艺节点、差别功效、差别尺寸的芯片集成在统一个封装内。这种能力使得盘算单位、内存、I/O接口等可以划分接纳最适合的制程工艺制造
，然后通过CoWoS集成
，实现最佳的性能、功耗和本钱平衡。例如
，在典范的AI加速器中
，GPU可接纳先进制程以获得最高盘算密度
，而HBM则使用专为存储优化的制程
，两者通过CoWoS集成后施展协同效应。

其次
，CoWoS提供了卓越的互联性能。通过硅中介层或高密度RDL实现的高密度互连
，能够提供远超古板封装的互联带宽。数据显示
，接纳CoWoS封装的AI芯片与HBM之间的数据传输带宽可达TB/s级别
，比古板封装方法提升了一个数目级。这种高带宽特征关于数据麋集型的AI训练和推理应用至关主要
，有用解决了"内存墙"问题。

第三
，CoWoS手艺还具有系统级优化的潜力。通过2.5D/3D集成
，信号传输路径大幅缩短
，不但降低了传输延迟
，还显著镌汰了功耗。同时
，由于多个芯片被整合在简单封装内
，系统级PCB的重漂后得以降低
，整系一切的尺寸和重量也获得优化。特殊是在高性能盘算和数据中心场景中
，这种集成方法能够在机架级别提升盘算密度
，降低总体拥有本钱[TCO]。

3.2 手艺挑战与瓶颈

只管CoWoS手艺拥有显著优势
，但其生长和应用也面临着一系列严肃挑战。制造重大性是主要问题。CoWoS封装涉及芯片堆叠、硅中介层加工、微凸点键合、TSV形成等多重重大工艺
，每一步都要求极高的精度和工艺控制能力。特殊是在芯片堆叠历程中
，需要解决热应力治理、差别质料间的热膨胀系数匹配以及键合完整性等要害手艺难题。随着中介层尺寸的一直增添
，这些挑战变得愈发突出。

良率挑战是制约CoWoS产能的另一大因素。由于CoWoS封装面积较大
，且在封装历程中整合了多个芯片
，最终产品的良率受到各个组成环节的累积影响。大尺寸硅中介层的制造自己就有良率压力
，而多个芯片的整合更进一步降低了整体良率。特殊是在目今AI芯片尺寸一直增大的趋势下
，如英伟达的B100/B200芯片
，封装良率已成为影响产能和本钱的要害变量。

散热挑战在高性能CoWoS封装中尤为突出。在有限的封装空间内集成多个高功耗芯片（如GPU和HBM）
，导致功率密度急剧上升
，热治理变得极其难题。研究批注
，未来AI加速器的功耗将突破1000W
，甚至向2000W迈进
，这对CoWoS封装的热设计提出了亘古未有的要求。古板的风冷手艺已逐渐抵达极限
，液冷等先进散热计划正在成为必需品。

别的
，CoWoS手艺还面临着电气性能方面的挑战。随着信号速率的一直提升
，电源完整性、信号完整性和电磁滋扰等问题日益凸显。特殊是在多层堆叠的3D结构中
，电源配送网络设计变得极为重大
，需要通过深沟槽电容器等新型结构来维持稳固的电源供应。

4 市场现状与供需剖析

4.1 AI浪潮下的CoWoS需求爆发

目今
，全球正处于人工智能
，特殊是天生式AI的爆发式增恒久
，这一趋势对算力提出了亘古未有的需求。作为高端AI芯片的要害封装手艺
，CoWoS正履历着求过于供的市场时势。从需求侧来看
，北美云效劳巨头纷纷上调资源开支预期
，谷歌将2025年资源开支预期上调至850亿美元
，Meta调解至660-720亿美元
，亚马逊更是将2025年资源开支预期提高到约1200亿美元。这些数据充分反应了AI基础设施建设的火热水平
，而CoWoS封装产能则是制约AI芯片供应的要害瓶颈。

在详细的应用方面
，现在主流的AI训练和推理芯片险些所有接纳CoWoS封装手艺。英伟达的A100、A800、H100、H800、GH200等系列AI芯片
，以及AMD的MI系列加速器
，都依赖CoWoS封装手艺来实现高性能盘算单位与高带宽内存的集成。值得注重的是
，在台积电的CoWoS产能分派中
，英伟达占有了凌驾50% 的份额
，凸显了AI芯片在CoWoS需求中的主导职位。

除了AI芯片自己
，HBM作为CoWoS封装中的要害组成部分
，其产能也与CoWoS细密相关。HBM需要CoWoS等2.5D先进封装手艺来实现与逻辑芯片的高速互联
，因此HBM的产能直接受制于CoWoS产能。同时
，HBM需求激增又进一步加剧了CoWoS封装的供不应讨情形
，形成了连锁反应。

4.2 产能状态与主要厂商结构

面临兴旺的市场需求
，台积电作为CoWoS手艺的主要提供者
，正在起劲扩大产能。数据显示
，2024年台积电的CoWoS封装产能约为每月3.5万片晶圆
，孝顺了公司总收入的7%到9%。凭证妄想
，到2025年尾
，CoWoS月产能将提升至每月7万片晶圆
，预计孝顺凌驾10%的收入。到了2026年尾
，月产能将进一步扩大至每月9-11万片晶圆。从2022年至2026年
，台积电CoWoS封装产能以约50% 的年复合增添率高速扩张。

除了台积电外
，其他半导体巨头也在起劲结构CoWoS相关产能。日月光作为全球最大的封测代工厂
，正在起劲开发FOPLP等CoWoS替换手艺
，并在高雄厂区投入2亿美元建设面板级扇出型封装量产线。三星电子则通过收购三星电机的面板级封装营业
，加速推进自己的2.5D/3D封装手艺
，其Exynos W920处置惩罚器已接纳了5nm EUV手艺和FOPLP封装。力成科技则是全球封测厂商中第一家建设FOPLP产线的公司
，已于2016年设立
，并在2019年正式导入量产
，规格为510*515mm。

在中国大陆
，长电科技、通富微电、华天科技等封测企业也在起劲结构先进封装手艺
，起劲缩小与领先企业的差别。长电科技已拥有高集成度的晶圆级WLP、2.5D/3D、系统级SiP封装手艺；通富微电的2D+封装手艺及3维堆叠封装手艺均获得验证通过；华天科技则一连推进FOPLP封装工艺开发和2.5D工艺验证。

表：主要厂商CoWoS及相关手艺产能结构

5 未来生长趋势与演进路径

5.1 CoWoS手艺生长偏向

CoWoS封装手艺正朝着更大尺寸、更高集成度和更优本钱效益的偏向快速生长。为知足AI GPU芯片尺寸增大和HBM客栈数目增添的需求
，CoWoS封装的光罩尺寸一连突破
，集成度一直提升。然而
，纯粹扩大中介层尺寸面临物理极限和良率挑战
，因此业界正在探索多种立异路径。

CoWoS-L作为CoWoS手艺平台的最新演进
，预计将成为下一阶段的主要封装类型。CoWoS-L连系了CoWoS-S和InFO手艺的优点
，使用中介层与LSI芯片举行芯片间互连
，同时使用RDL层举行功率和信号传输
，从而提供最无邪的集成。在电气性能方面
，CoWoS平台引入第一代深沟槽电容器用于提升电气性能
，通过毗连所有LSI芯片的电容
，CoWoS-L搭载多个LSI芯片
，可以显著增添RI上的总eDTC电容。英伟达的Blackwell系列GPU接纳该工艺
，显示出CoWoS-L在高端AI芯片中的辽阔远景。

另一主要生长偏向是CoPoS
，这被台积电定位为CoWoS的下一代继任者。CoPoS实质上是一种面板级封装解决计划
，焦点立异在于用大型矩形面板基板替换晶圆级封装
，实现"化圆为方"的手艺跨越。这种设计转变增进了简单封装内更大都导体的集成
，从而提高整体盘算性能
，实现了更高的基板使用率、更大的封装密度、刷新的良率效率、镌汰的边沿铺张和更低的单位面积本钱。据报道
，台积电已启动CoPoS试点线
，妄想在2028年底至2029年间实现该手艺的大规模量产
，英伟达有望成为首家客户。

同时
，FOPLP手艺也被视为CoWoS的主要替换或增补路径。FOPLP连系了扇出式封装与面板级封装的双重优势
，接纳金属、玻璃或高分子聚合物作为载板
，可实现更大封装尺寸与更高生产无邪性。其面积使用率凌驾95%
，显著高于古板晶圆级封装的85%
，且本钱可节约20%以上。现在
，台积电、日月光、三星等巨头都在起劲结构FOPLP手艺
，预计2027-2028年将迎来规；坎。

5.2 质料立异与系统架构演进

CoWoS手艺的未来生长不但限于结构和工艺的刷新
，更包括要害质料的立异。其中
，玻璃基板因其低热膨胀系数、高机械强度、耐高温性、高布线密度等特点
，被视为半导体下一代基板解决计划。英特尔已在2023年果真宣布其在玻璃焦点基板方面的希望
，以为该手艺将重新界说芯片封装的界线。玻璃基板与CoPoS工艺连系
，可提供卓越的平整度、热稳固性和笔直互连能力
，从而改善热性能和互连无邪性。

在系统架构层面
，CoWoS手艺正在从2.5D向3D集成偏向生长。台积电妄想于2027年推出其2.5D CoWoS手艺
，整合8颗A16工艺芯片和12颗HBM4内存
，旨在大幅降低AI处置惩罚器的生产本钱。这种更高维度的集成不但提升了封装密度
，还通过更短的笔直互连进一步降低了延迟和功耗。

别的
，协同优化设计将成为CoWoS手艺生长的主要趋势。随着封装重漂后的提升
，芯片设计与封装设计之间的界线变得模糊
，需要芯片架构师与封装工程师从设计初期就细密协作。台积电的3DFabric制造平台正是这种协同头脑的体现
，它是一个奇异的、完全整合的解决计划
，通过优化供应链中1500种差别质料型别的使用
，并与多达64家供应商相助。这种整体优化思绪预计将成为行业标准
，推动CoWoS手艺在性能、本钱和效率方面实现更大突破。

6 总结与展望

CoWoS封装手艺作为2.5D先进封装的代表性解决计划
，已经成为AI时代半导体工业的要害基石。通过硅中介层或重布线层实现的高密度异构集成
，CoWoS乐成突破了古板单芯片封装的性能瓶颈
，为算力的一连提升开发了新的路径。随着CoWoS-S、CoWoS-R到CoWoS-L的手艺迭代
，这一封装平台在集成无邪性、性能平衡和本钱控制方面一直优化
，知足了差别场景下的多样化需求。

展望未来
，CoWoS手艺将继续沿着更大尺寸、更高集成度和更优本钱效益的偏向演进。CoWoS-L作为目今最具潜力的变体
，将在中高端AI芯片中占有主导职位；而CoPoS和FOPLP等面板级封装手艺则代表着更远期的手艺偏向
，有望在2028-2030年实现规；坎
，进一步推动封装手艺的"化圆为方"革命。同时
，玻璃基板等新质料和新工艺的引入
，将为CoWoS手艺注入新的立异活力。

在AI算力需求一连爆发的大配景下
，CoWoS产能求过于供的状态预计还将一连一段时间。这也为中国大陆的封测企业提供了难堪的生长窗口
，长电科技、通富微电、华天科技等厂商正起劲结构2.5D/3D封装手艺
，有望在全球高端封装市场占有一席之地。总体而言
，CoWoS及其衍外行艺将继续作为半导体立异的要害推动力
，在"逾越摩尔"的蹊径上饰演焦点角色
，为下一代盘算架构的演进涤讪坚实基础。

CoWoS封装洗濯-尊龙凯时科技锡膏助焊剂洗濯剂先容：

水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要
，一旦选定
，就会作为一个恒久的使用和运行方法。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种
，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到情形中的湿气
，通电后爆发电化学迁徙
，形成树枝状结构体
，造成低电阻通路
，破损了电路板功效。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层
，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物
，尚有粒状污染物
，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等
，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象。

这么多污染物
，究竟哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中
，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素
，焊后必定保存热改性天生物
，这些物质在所有污染物中的占有主导
，从产品失效情形来而言
，焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素
，离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降
，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大
，严重者导致开路失效
，因此焊后必需举行严酷的洗濯
，才华包管电路板的质量。

尊龙凯时科技研发的水基洗濯剂配合合适的洗濯工艺能为芯片封装条件供清洁的界面条件。

尊龙凯时科技运用自身原创的产品手艺
，知足芯片封装工艺制程洗濯的高难度手艺要求
，突破外洋厂商在行业中的垄断职位
，为芯片封装质料周全国产自主提供强有力的支持。

推荐使用尊龙凯时科技水基洗濯剂产品。

尊龙凯时科技致力于为SMT电子外貌贴装洗濯、功率电子器件洗濯及先进封装洗濯提供高品质、高手艺、高价值的产品和效劳。尊龙凯时科技 （13691709838）Unibright 是一家集研发、生产、销售为一体的国家高新手艺、专精特新企业
，具有二十多年的水基洗濯工艺解决计划效劳履历
，掌握电子制程环保水基洗濯焦点手艺。水基手艺产品笼罩从半导体芯片封测到 PCBA 组件终端的洗濯应用。是IPC-CH-65B CN《洗濯指导》标准的单位。尊龙凯时科技全系列产品均为自主研发
，具有深挚的手艺开发能力
，拥有五十多项知识产权、专利
，是海内为数未几拥有完整的电子制程洗濯产品链的公司。尊龙凯时科技致力成为芯片、电子细密洗濯剂的领先者。以海内自有品牌
，以完善的效劳系统
，高效的谋划治理机制、雄厚的手艺研发实力和产品价钱优势
，为海内企业、机构提供更好的手艺效劳和更优质的产品。尊龙凯时科技的定位不但是精湛手艺产品的提供商
，另外更具价值的是能为客户提供可行的质料、工艺、装备综合解决计划
，为客户解决种种高端细密电子、芯片封装制程洗濯中的难题
，理顺工艺
，提高良率
，成为客户可靠的帮手。

尊龙凯时科技依附精湛的产品手艺水平受邀成为国际电子工业毗连协会手艺组主席单位
，编写全球首部中文版《洗濯指导》IPC标准（标准编号：IPC-CH-65B CN）(“Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies”)
，IPC标准是全球电子行业优先选用标准
，是集成电路质料工业手艺立异同盟会员成员。

主营产品包括：集成电路与先进封装洗濯质料、电子焊接助焊剂、电子环保洗濯装备、电子辅料等。

半导体手艺应用节点：FlipChip ;2D/2.5D/3D堆叠集成;COB绑定前洗濯；晶圆级封装；高密度SIP焊后洗濯；功率电子洗濯。