國產類CoWoS封裝技術崛起 千億資本涌入賽道!近年來,AI芯片的持續(xù)火熱推動了高帶寬存儲(HBM)需求激增。HBM與AI芯片的高效集成高度依賴CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)封裝技術。作為先進封裝領域的關鍵技術,CoWoS正成為全球半導體產業(yè)競爭的核心焦點,國產類CoWoS技術的崛起有望吸引千億級資本涌入這一賽道。
CoWoS是臺積電研發(fā)的革命性封裝技術,其核心價值在于能在極小空間內實現多功能芯片的高效集成,通過異構器件的拼接與堆疊顯著提升芯片性能。例如,HBM與AI芯片的結合若缺乏CoWoS結構,HBM在芯片上的布局將無從實現。從英偉達H100到AMD MI300,全球頂級AI芯片幾乎都依賴這項技術。
CoWoS的技術思路與英特爾的Foveros、學術界的Hybrid Bonding相通,核心難點在于“CoW”(Die-to-Wafer,芯片-晶圓鍵合)環(huán)節(jié)。其技術原理為:在基板上增加一層硅中介層,芯片通過覆晶方式正面朝下連接至中介層,由中介層承擔芯片間及芯片與基板的互連。由于硅中介層采用芯片級工藝制造,布線密度可低至10μm以下,能實現芯片的緊密堆疊。
目前,全球先進AI芯片的CoWoS服務幾乎由臺積電壟斷。Yole數據顯示,先進封裝市場未來幾年復合增速將達40%,其中3D封裝增速超100%,且近40%的HBM未來將依賴混合鍵合封裝,硅光高速互連也將融入這一技術體系。臺積電計劃在2024年將CoWoS產能提高到每月36000片,到2026年時達到13萬片每月。不僅要提高產能,還要拓展CoWoS技術,在2027年實現超大版晶圓上芯片 (CoWoS) 封裝技術的認證,一次性能夠提供九個光罩尺寸的中介層和12個HBM4內存堆棧。
實際上,臺積電在2011年推出CoWoS技術時,初期并未獲得客戶青睞。華為是臺積電CoWoS技術的首個客戶。根據公開信息,華為在2014年首次采用該技術,海思Hi1616芯片成為CoWoS工藝的首個應用案例。
全球CoWoS產能供應商可分為五類,但能滿足先進計算芯片需求的產能有限,核心瓶頸在于高良率。臺積電提供全棧CoWoS服務,是目前唯一能兼顧高工藝節(jié)點與高良率的廠商。其他供應商包括臺積電+第三方封裝廠、第三方代工+OSAT、三星與英特爾以及國內廠商。相較于其他制造工序,CoWoS并非存在極高的前沿技術門檻,其核心難點在于如何在高微縮制程下保障高良率。
未來趨勢來看,全球大部分2.5D封裝或將采用前道與后道合作模式:前道晶圓廠提供中介層完成CoW環(huán)節(jié),后道封裝廠則依托載板資源完成WoS環(huán)節(jié)。此外,CoWoS技術將向更多場景下沉,未來多數非移動設備中的AI與HPC產品都將依賴CoWoS封裝。
國內也在研發(fā)相關先進封裝技術。近年來的AI芯片讓臺積電的CoWoS封裝大放異彩,國產廠商也在推動類CoWoS封裝技術發(fā)展和產能擴張。國內CoWoS封裝領域的核心廠商主要包括盛合晶微與通富微電。
盛合晶微作為華為合作體系內的核心廠商,承擔著華為昇騰、鯤鵬芯片的先進封裝任務。其前身是中芯國際與長電科技聯合孵化的中芯長電,技術根基深厚,是中國大陸唯一實現2.5D芯粒量產的企業(yè)。據Yole數據,2023年其營收增速位列全球封測行業(yè)第一;2022年營收達2.7億美元(同比+17%);2024年更獲超50億元融資,用于加速三維多芯片集成項目。公司IPO輔導驗收已完成,上市在即。
通富微電在國內外均設有廠區(qū),同樣布局Chiplet封裝及前道中介層生產,業(yè)務重心以服務國內市場為主。此前市場曾傳聞“AMD將MI300的CoWoS封裝代工委托給通富微電”,后證實為誤傳。實際情況是:AMD曾計劃將封裝的bumping工序交由通富微電檳城工廠負責,但最終未達成合作。
目前,盛合晶微與通富微電在CoWoS封裝環(huán)節(jié)仍存在良率缺陷。由于先進封裝工藝復雜度高,良率提升是一個漸進過程,這也是二者當前需要突破的核心課題。除上述頭部企業(yè)外,其他具備技術儲備的封裝廠商也在積極切入先進封裝賽道,甬矽電子便是典型代表。甬矽電子已實現量產的2.5D封裝技術,在工藝流程和設備應用方面與HBM封裝工藝存在一定的重疊和關聯?;诖耍娮釉诜庋b制造領域積累了豐富的經驗和較強的技術實力,為未來涉足HBM封裝市場奠定了堅實基礎。
然而,甬矽電子也明確指出,公司是否參與HBM封裝業(yè)務,將主要取決于與存儲芯片制造商在商業(yè)合作模式上的契機和戰(zhàn)略匹配。隨著人工智能、云計算、大數據等應用的快速發(fā)展,市場對高性能、高帶寬存儲解決方案的需求日益增長,HBM作為關鍵存儲技術之一,具備廣闊的發(fā)展前景和市場空間。甬矽電子若能成功抓住這一機遇,結合公司已有的2.5D封裝技術基礎,積極參與HBM封裝產業(yè)鏈,將有望進一步提升公司在先進封裝領域的市場競爭力和技術影響力。
最近市場對芯片晶圓板封裝(CoWoP)技術表現出濃厚興趣,這種技術與現有的CoWoS封裝有何不同?它對供應鏈和商業(yè)化前景有何影響?8月5日,摩根大通在最新研報中表示
2025-08-05 18:00:03一文讀懂英偉達下一代芯片封裝技術