六十多年来纳米是半导体核心衡量标准,晶体管缩小决定芯片性能。AI时代,光罩倍数成为产业第二把关键标尺。8月11日OCP亚太峰会上,台积电透露5.5倍光罩CoWoS已量产,良率超98%,未来将冲刺14倍光罩规格。

按照技术路线,14倍光罩CoWoS计划2028年量产,可集成10颗计算芯粒与20颗 HBM,2029年继续突破尺寸上限。14倍光罩并非单张光罩放大14倍,是封装中介层、重布线、芯粒集成覆盖十余个光刻区域。先进封装整体呈现持续放大的发展趋势。
超大封装背后逻辑
依靠制程压缩把更多晶体管塞进单颗芯片存在物理天花板,会遭遇光刻机带来的光罩极限。英伟达 Blackwell 采用双芯粒架构,就是受限于该物理边界。Chiplet芯粒拆分解决单芯片尺寸约束,但又带来多芯粒互联带宽的难题。AI大模型推动计算芯粒、HBM数量同步上涨,需要低延迟、高带宽实现大量芯片互连。于是出现矛盾现象:单颗芯片被拆小,整套算力系统却越做越大。14倍光罩CoWoS,目的就是把数十颗不同功能芯粒重组为一套超级AI芯片。


巨头革新封装架构
封装从数倍迈向 14 倍光罩,不是单纯放大面积,而是底层架构重构。台积电传统 CoWoS‑S 依靠整块硅中介层,尺寸做大后成本、良率压力陡增。CoWoS‑L 改为局部嵌入硅互连单元,其余部分使用低成本可扩容塑封与重布线,兼顾性能与良率。英特尔EMIB、三星 I‑CubeE 思路相近,放弃整块大硅中介层,仅在高速互联位置保留硅结构,以此突破尺寸限制、控制成本。三大厂商技术方案虽不同,但核心思路高度趋同。
平面封装扩张会遇到尺寸、散热、信号延迟瓶颈,行业开启 3D 垂直堆叠路线。2.5D负责横向排布芯粒,3D IC实现纵向叠装,提升单位面积算力。博通 XDSiP 融合 2.5D与 3D堆叠,混用不同制程降低成本,缓解芯片翘曲。台积电SoIC混合键合大幅提升互连密度与能效。未来AI芯片将二维横向扩展与三维垂直堆叠并用,落地3DFabric整套体系。

14倍光罩封装面临良率、翘曲应力、散热、供应链多重考验。多颗芯粒集成,单颗芯片失效即造成整体报废,不同芯粒还存在性能差异,需要Die‑Matching裸片匹配筛选适配芯粒。多种材料热胀冷缩带来翘曲应力,需要盖板、热界面材料参与结构设计,推行系统技术协同优化。高密度集成带来功耗与热点问题,热、力、电相互耦合,必须结合整机系统开展验证。同时 ABF 载板、HBM、特种材料、设备都将成为新的供应链瓶颈,需要全产业链同步升级。关键词:芯片、半导体、系统集成

产业迎来全新变革
半导体行业正从晶体管微缩转向系统集成。先进制程不再是算力唯一来源,依靠制程、Chiplet、HBM、先进封装、3D堆叠共同延续摩尔定律。芯片竞争从比拼单芯片能力,转向整套系统集成实力。产业上半场做单颗大芯片,下半场做 多芯片大系统。(此文出自见道官网www.seetao.com未经允许不得转载否则必究,转载请注明见道网+原文链接)见道网高新栏目编辑/公紫薇
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