產業丨CoWoS之后，封裝技術的迭代與競逐

CoWoS：算力狂歡下的[甜蜜煩惱]

CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）作為當前高端芯片封裝的主流技術，其核心價值在於通過2.5D或3D結構實現芯片的高密度集成。

在技術原理上，CoWoS將芯片堆疊后封裝於基板之上，這種設計能顯著節省空間、降低功耗，同時提升數據傳輸效率，完美適配AI芯片對高算力、低延迟的需求。

臺積電作為CoWoS技術的主導者，近年來一直在產能擴張上全力以赴。

數據顯示，2024年底臺積電CoWoS月產能將達到約3.5萬片，全年產量預計為30至32萬片；到2025年底，月產能計劃提升至6萬片以上。

2022-2026年間，CoWoS產能的年複合增長率預計將超過50%。

即便如此，臺積電董事長魏哲家仍坦言，市場需求遠超供應能力。

產能緊張直接傳導至市場價格。為應對需求激增，臺積電正考慮將CoWoS封裝工藝價格上調10%至20%。

從雲端數據中心的GPU集羣到邊緣計算設備，幾乎所有算力密集型場景都對CoWoS封裝的芯片有着強烈需求。

亞馬遜AWS通過合作伙伴Alchip預定5萬片，Marvell為AWS與微軟設計的客製化芯片預定5.5萬片，聯發科則為谷歌TPU專案預留2萬片產能，訂單排期已排至數年之后。

從技術演進來看，臺積電的CoWoS正沿着[CoWoS-S→CoWoS-L]的路徑升級。

但無論是CoWoS-S還是CoWoS-L，都面臨着難以突破的瓶頸：圓形晶圓的面積利用率有限，硅中介層和ABF基板成本高昂；

且隨着芯片功率密度提升，散熱和信號傳輸效率逐漸逼近物理極限。

當CoWoS的產能擴張速度跟不上AI算力的增長需求，當技術參數觸達天花板，產業界不得不將目光投向更具顛覆性的下一代封裝技術。

CoPoS：從晶圓到面板的系統互聯路徑革新

在臺積電的技術藍圖中，CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate）被確立為CoWoS的下一代接班人，計劃逐步取代CoWoS-L，成為高端芯片封裝的主流平臺。

從名稱上看，CoPoS僅是將CoWoS中的[晶圓（Wafer）]替換為[面板（Panel）]，但這一字之差背后，是一場涵蓋材料、工藝與設備的系統性革新。

基板形態的變革是CoPoS最直觀的突破。傳統CoWoS基於圓形晶圓進行封裝，而CoPoS採用方形面板作為載板，這一變化帶來了顯著的產能提升。

當前大型AI芯片的封裝面板尺寸通常限制在510×515毫米，儘管更大尺寸會增加曝光等工藝的複雜度。

但相較於12寸晶圓，方形面板的面積利用率大幅提高，單次封裝可處理更多芯片，顯著緩解產能壓力。

材料創新是CoPoS實現突破的核心支撐。為應對封裝面積與功率密度的持續提升，臺積電引入了玻璃基板與玻璃通孔（TGV）技術。

玻璃材料具備卓越的平整度、熱穩定性及垂直互連能力，既能優化散熱性能，又能提升互連設計的靈活性。

同時，硅中介層可替換為玻璃中介層或板級封裝RDL（重佈線層）材料，BT基板被玻璃基板替代，這些材料變革為高密度集成奠定了基礎。

CoPoS通過優化RDL中介層（CoWoS-R/CoWoS-L）及玻璃芯基板上的RDL（玻璃版FC-BGA），實現了系統互聯路徑的革新。

產業界認為，CoPoS的意義不僅在於技術參數的提升，更標誌着芯片系統設計範式的轉變——將半導體集成邏輯從晶圓級思維拓展至面板級維度。

當AI芯片的算力需求從[千卡級]向[千卡級]躍升，這種範式轉變將為更大規模的芯片集成提供可能，成為突破算力瓶頸的關鍵抓手。

臺積電對CoPoS的佈局早已付諸行動。其計劃在嘉義AP7廠區建立新一代先進封裝技術CoPoS的量產工廠，目標是到2028年底或2029年啟動量產。

嘉義AP7廠區將分階段建造8條生產線單元，其中P4廠房專用於CoPoS量產。

CoWoP：去基板化的成本革命

在CoPoS之外，另一種名為CoWoP的技術路線正以[顛覆者]的姿態出現。

CoWoP開創了全新的技術路徑，在完成芯片-晶圓中介層製造后，直接將中介層安裝於PCB（或稱平臺PCB）上，摒棄了CoWoS工藝中將中介層綁定至ABF基板的步驟，形成[芯片-硅中介層-PCB]的集成結構。

這種[去基板化]設計帶來了顯著的成本優勢。

在傳統CoWoS結構中，封裝基板佔總成本的40%以上；

而CoWoP完全省略了這一昂貴組件，同時省去了BGA焊球和封裝蓋，使整體成本降低30%-50%。

更重要的是，這一設計規避了基板成本隨技術迭代逐代上升的壓力，為AI芯片的大規模應用提供了成本可控的解決方案。

傳統封裝中，信號需經中介層、封裝基板再到主板，路徑較長且損耗較大；

而CoWoP直接連通中介層與PCB，信號路徑更短、更直接。

這一優化對PCIe 6.0或HBM3等高速接口而言至關重要，能顯著提升帶寬利用效率並減少延迟；

大幅降低NVLink和HBM通信損耗，提升數據傳輸效率的同時延長傳輸距離。

在熱管理方面，CoWoP的無蓋設計（Lidless）讓散熱器可直接接觸GPU裸片，液冷、熱管或直觸式冷頭等熱管理技術更容易貼合芯片結構，這在處理高功耗AI芯片時尤為實用。

供電損耗的減少也降低了熱量產生，雙重優化使CoWoP在散熱性能上優於傳統封裝。

然而，CoWoP的推廣並非易事。摩根大通指出，該技術面臨核心難題：目前僅有蘋果公司應用mSAP或SLP PCB技術，且其產品具備更大的節距尺寸與更小的PCB板面積。

PCB板的載流能力、穩定性以及大規模量產的良率控制，都是CoWoP走向商業化必須跨越的門檻。

儘管存在挑戰，CoWoP的技術思路仍為行業提供了重要啟示：通過簡化結構、優化路徑實現性能與成本的平衡，或許是突破封裝技術瓶頸的另一條有效路徑。

隨着AI芯片對成本敏感度的提升，這種[減法思維]可能會在未來的技術競爭中佔據一席之地。

FOPLP：面板級封裝的規模化突圍

當CoWoS、CoPoS、CoWoP在高端芯片封裝領域激烈競逐時，另一種面板級封裝技術FOPLP（Fan-Out Panel Level Packaging）正憑藉規模化優勢快速崛起，被視為CoWoS的潛在繼任者。

FOPLP的技術根源可追溯至FOWLP（扇出型晶圓級封裝），2004年英飛凌提出FOWLP概念，2009年實現量產，但該技術主要用於手機基帶芯片，市場迅速飽和。

FOWLP基於圓形晶圓進行封裝，由於晶圓形狀為圓盤狀，邊緣區域難以充分利用，導致芯片放置面積較小。

為突破這一侷限，行業衍生出FOPLP，兩者英文縮寫差異僅在於P（面板）與W（晶圓），但關鍵區別體現在尺寸和利用率上。

尺寸與利用率優勢是FOPLP的核心競爭力。FOPLP採用方形大尺寸面板作為載板，而非8寸或12寸晶圓。

以600mm×600mm面板為例，其面積是12寸晶圓載板的5.1倍，單片產出芯片數量大幅增加。

同時，FOPLP的面積利用率超95%，顯著優於傳統晶圓級封裝的85%，同等面積下面板可多容納1.64倍芯片。

基板面積增大持續降低成本，200mm向300mm過渡節約25%成本，300mm向板級封裝過渡更可節約66%成本。

在生產效率上，FOPLP同樣表現突出。

FOWLP因光罩尺寸有限，需拼接曝光，效率低下且良率低，影響產能；

而FOPLP單次曝光面積可達FOWLP的4倍以上，效率高、良率高，產能顯著提升。

這種高效量產能力使其能快速響應AI算力設備的爆發性需求，PCB擴產周期僅需6-12個月，遠低於傳統基板的2年。

從行業動態來看，FOPLP的商業化進程正在加速。

馬斯克宣佈跨界進軍先進封裝領域，瞄準FOPLP技術，其旗下SpaceX計劃在美國得克薩斯州建設自有FOPLP產能，封裝基板尺寸達到業界最大的700mm×700mm。

封測巨頭日月光斥資2億美元採購設備，在高雄工廠建立產線，2024年底啟動FOPLP試生產，2025年底建設600x600mm新產線並計劃2026年送樣客户認證。

三星在先進節點中積極應用FOPLP技術，其用於可穿戴設備的Exynos W920處理器結合了5納米EUV工藝與FOPLP方案；谷歌已在Tensor G4芯片中採用三星的FOPLP技術；

AMD、英偉達等公司正與臺積電及OSAT供應商合作，計劃將FOPLP整合至其下一代芯片產品。

中國大陸廠商也在積極佈局FOPLP領域，華潤微電子、成都奕斯偉、中科四合等已進入該領域，部分具備量產能力。

市場前景方面，Yole預測2022年FOPLP市場規模約為4100萬美元，未來五年內有望實現32.5%的顯著複合年增長率，預計到2028年將攀升至2.21億美元。

另一數據顯示，2022年FOPLP市場規模約11.8億美元，預計2026年將增至43.6億美元，不同統計口徑下的高增長預期，凸顯了FOPLP的巨大潛力。

隨着技術成熟，FOPLP在高端領域的滲透有望加速，與CoPoS、CoWoP形成多技術路線競爭的格局。

結尾：

在算力需求呈指數級增長的今天，封裝技術已不再是芯片製造的[后端環節]，而是決定算力天花板的戰略前沿。

不同技術路線的探索，本質上是在尋找算力需求與商業化落地之間的最優解。

CoWoS雖性能卓越但成本高昂，CoWoP通過簡化結構降低成本，CoPoS和FOPLP則依託面板級優勢實現規模效應。

對於AI芯片而言，性能決定上限，成本決定下限，先進封裝技術必須在兩者之間找到平衡點。

而技術的迭代永無止境，CoPoS和FOPLP或許不是終點，更前沿的封裝技術正在孕育之中，等待着在算力時代的舞臺上綻放光彩。

部分資料參考：芯師爺：《如何破除對先進製程的依賴？先進封裝是出路之一從CoWoS 到 CoPoS》，More Than Semi：《CoWoS的下一代是CoPoS還是CoWoP？》，晶上世界：《臺積電CoWoS的接班人：CoPoS》，電子發燒友網：《最近大火的CoWoP跟CoWoS、CoPoS有什麼區別？》，半導體產業縱橫：《CoWoS，勁敵來了》，深觀啟元：《CoWoP｜替代CoWoS的新一代封裝技術》，半導體行業觀察：《FOPLP來襲，CoWoS壓力大增》