2025.4.15更新
CoWoS、FOPLP都是近年半導體界深受關注的技術熱詞,有設備業者將兩者結合,推動CoWoS面板化的「CoPoS」(Chip-on-Panel-on-Substrate)新趨勢,追求更高的面積利用率、提升產能。另外,1月曾傳出「台積電CoWoS先進封裝遭輝達(NVIDIA)砍單」風聲,引發市場熱議。台積電董事長魏哲家於1月16日的法說會澄清僅為「謠言」,輝達執行長黃仁勳訪台時則表示,輝達的產品正在從「CoWoS-S」製程逐步轉移到「CoWoS-L」製程,並非代表對CoWoS需求減少,且台積電的團隊正為此「非常忙碌」。
另外,時常在社群爆料的科技部落客Jukanlosreve於3月9日透過社交平台X指出,台積電的一位「主要客戶」表示打算增加其CoWoS-L的預訂量,至於這名主要客戶是誰,Jukanlosreve留言猜測「應該是輝達。」
究竟CoWoS-S、CoWoS-L分別是什麼,CoWoS共有哪幾種?CoWoS的產能及發展趨勢又是如何?《數位時代》帶你一次搞懂。
CoWoS技術介紹|CoWoS全名是什麼?有設備業者推出CoPoS,跟CoWoS有何不同?
CoWoS是台積電的先進封裝技術,全名為「Chip-on-Wafer-on-Substrate」,可拆解為「CoW」(晶片堆疊)和「WoS」(晶片堆疊於基板上),簡單來說就是「將晶片堆疊起來再封裝於基板上」。早在2010年代初期,台積電便開始布局CoWoS技術,直到近年輝達及超微(AMD)等大廠的AI晶片興起後,躍升為不可或缺的先進封裝要角。
CoWoS首先將系統單晶片(SoC)、記憶體等晶片設置於中介層(interposer)上,經由微凸塊(micro bump)連結,讓各晶片間的電子訊號順利傳輸,並經由「矽穿孔」(TSV)技術連結至下方的基板。
過去晶片多由晶圓製造廠生產完後,再送到封測廠進行封裝測試,不過隨著電晶體的微縮逐漸邁向物理極限,晶圓廠發展出其他出路: 將不同類型及製程節點的晶片,包括邏輯晶片、記憶體晶片等整合到同一個晶片上,實現2.5D封裝 ,藉此縮短晶片間溝通距離降低延遲,並減少所佔體積、達到更佳效能及功耗表現。這便是CoWoS封裝技術的由來。
近期有設備業者將CoWoS、FOPLP結合,推動CoWoS面板化的「CoPoS」。CoPoS的概念便是將CoWoS「面板化」,將晶片排列在方形的「面板RDL層」,取代原先圓形的「矽中介層」(silicon interposer),透過「化圓為方」提升面積利用率與產能。
CoWoS的3種類型|CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L,主要差別在「中介層材料」
台積電的CoWoS先進封裝技術共有3種類型:CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L,主要差別在於中介層使用的材料,而在封裝結構及應用場景也各有不同。
CoWoS-S:矽中介層(Silicon Interposer),目前主流但成本較高
CoWoS-S是台積電最早推出的CoWoS技術,採用矽中介層(silicon interposer)作為晶片與基板之間的連接橋樑,也是目前生產中的CoWoS最大宗的類型。包括AI伺服器晶片、高效能運算(HPC)產品,如輝達Hopper系列的H100及H200、超微的MI300晶片皆是使用CoWoS-S。
然而,運用矽穿孔技術的矽中介層生產成本較高,加上因為矽的材料特性較為脆弱,尺寸放大後良率較難達標,因此進一步發展出其他的CoWoS分支。
CoWoS-R:重分佈層(RDL Interposer),用於網通設備及邊緣AI
CoWoS-R是為了降低成本與提高封裝尺寸的彈性所開發,利用重分佈層(Redistribution Layer, RDL)取代原先的矽中介層。根據台積電官網介紹,RDL中介層由聚合物與銅線構成,具備相對較高的彈性,同時允許封裝尺寸進一步擴展,以滿足複雜的功能需求。
現階段CoWoS-R的產能相對其他2種來的較少,主要用於網通設備、邊緣AI等類型的產品。
CoWoS-L:重分佈層+「局部矽互聯」(LSI),輝達Blackwell晶片採用
CoWoS-L則結合了矽中介層、重分佈層兩方的優點,局部區域以矽中介層(Local Silicon Interconnect, LSI)串連晶片對晶片的高速互連,其他區域則運用用重佈線層,提供高度靈活的整合能力,成本則介於CoWoS-S與CoWoS-R之間。CoWoS-L可堆疊的HBM數量也較多,由CoWoS-S的8顆提升到最多12顆。
輝達的Blackwell系列晶片包括B100、B200、B300、GB200等,預計在2024年第4季和2025年前2季陸續啟動出貨。黃仁勳親自證實將採用CoWoS-L製程,並指出台積電正在由CoWoS-S轉換至CoWoS-L過程中,輝達對於整體CoWoS需求仍很強勁。
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CoWoS產能及發展趨勢|2026前持續擴產,CoWoS-L成長動能大
依照台積電規劃,2022年至2026年CoWoS產能年複合成長率(CAGR)預計將超過50%,董事長魏哲家先前曾在法說會表示,台積電2024、2025年CoWoS產能都力拚成長超過1倍以上,將努力擴產並攜手封測合作夥伴,希望在2025~2026年達到供需平衡。
此外,回應法人詢問,魏哲家也表示CoWoS現階段都是用於AI應用且供不應求,不過未來將有更多非AI運用也會逐漸採用,但沒有給出明確時間點。
台積電來自先進封裝的營收,約占2024年營收超過8%,2025年預計約占10%,毛利率並超過公司平均。
根據研調機構國際數據資訊(IDC)2024年12月底發布的「2025年全球半導體市場八大趨勢預測」,在輝達、超微、與雲端服務商(CSP)等高效能運算客戶需求推動下,台積電CoWoS產能持續倍增,預計將從2024年的33萬片擴充至2025年的66萬片,其中以CoWoS-L產品線可望年增470%為主要動能。台灣設備供應鏈,包括濕蝕刻、點膠、揀晶等關鍵製程設備廠商,有望在此波擴產潮中獲得更多成長契機。
參考資料:
台積電官網、SemiAnalysis、經濟部產業技術司
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