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最近爆火的CoWoP(Chip‑on‑Wafer‑on‑Platform)封装是什么
2025-08-14 111

一、什么是 CoWoP?

  • CoWoS(Chip‑on‑Wafer‑on‑Substrate):传统先进的 2.5D 封装,将硅芯片(Logic + HBM)并排贴在一个中介层(硅 Interposer)上,再焊接到封装基板(Package Substrate),然后用 BGA 焊球连接到主板。

  • CoWoP 的核心思路就是把这个封装基板去掉 —— CoWoP = CoWoS - 封装基板。中介硅片 + 芯片直接安装在增强型主板上,不再走传统封装那一层。

二、为什么这么做?CoWoP 有什么好处

  • 省掉中间层,降低信号损耗
    封装基板那层走线、引线、接触都会带来寄生电阻、电容。去掉后,逻辑芯片对高带宽连接(如 NVLink)更可靠、更远、更快。

  • 热性能更强
    没有封装基板那块厚材料,封装热膨胀系数配合更一致、热堆栈更薄,散热更直接、更好控温,减少板变形(warpage)。

  • 成本下降
    去掉封装底板和封装盖,少了材料、工艺、BGA焊球等制造步骤,潜在节约封装成本,同时也减轻整体厚度、体积。


三、CoWoP 的关键技术要点

  1. 主板(Platform PCB)必须升级
    PCB 上要具备过去由封装 substrate 提供的高密度布线能力,包括精准微线距、精准信号/电源/地层布线能力。

  2. 中介层(Interposer)依然重要
    包含 GPU 核心和 HBM 等小 die,放在高精度硅片 interposer 上,保持高带宽连接能力。

  3. 可靠力学与热匹配设计
    硅 interposer、die 与 PCB 的热膨胀系数(CTE)必须匹配,避免因热循环导致 warpage 或失效。

  4. 信号电气完整性管理
    PCB 与 interposer 对高速信号(如 NVLink、HBM RDL)路径需要严格控制阻抗、延迟、电容、电感分布。


四、NVIDIA 的 CoWoP 规划与时间节点

  • 自 2025 年 7 月 起,NVIDIA 在内部进行 GB100 的 CoWoP 机械样板测试(含 Dummy GPU/HBM),尺寸约 110 mm × 110 mm。

  • 2025 年 8 月 将进行结构、电气、热性能和 NVLink 带宽验证。

  • 2026 年 2 月 开启 GR100 CoWoP 功能验证,接着在 2026 年 10 月 推出 GR150 助力并行 CoWoS 与 CoWoP 路线。


五、系统流程概览(从传统到 CoWoP)

阶段
CoWoS 流程
CoWoP 流程
封装结构
Die → Interposer → Package Substrate → BGA → PCB
Die → Interposer → 直接贴装到 PCB(平台 PCB)
制造复杂度
多层焊接、BGA、substrate 工艺
PCB 信号层复杂化,封装 substrate 去除
信号路径
die→sub→BGA→PCB,中间寄生多
die→PCB 路径短,直接布线更低寄生
热管理
封装基板热阻仍存在
板子薄、无盖封装,热阻更小,散热更好
成本
封装 substrate + 材料费高
省掉 substrate,节省封装成本

CoWoP 是在先进 AI 封装中,去掉了封装基板这一层,把 die + interposer 直接贴到平台 PCB 上,借力 PCB 本身承接 substrate 功能,让信号更快、热阻更小、成本更低,但要求 PCB、设计和热机械一体化的集成度非常高。

六、 CoWoP(Chip‑on‑Wafer‑on‑Platform) 对半导体产业链的影响:


1、封装模式变革:需求迁移与供应链重构

  • 从 CoWoS‑S 向 CoWoS‑L 或 CoWoP 的转变,意味着对封装基板层的大幅调整。NVIDIA 正逐渐减少 CoWoS‑S 订单,集中资源投入 CoWoS‑L 与 CoWoP,以支撑 Blackwell 系列高性能 AI GPU 的发展 。

  • TSMC 的 CoWoS 能力长期供不应求,CoWoP 的推广可能部分缓解这一瓶颈,特别是若 CoWoP 能有效替代部分 CoWoS-S 产能需求 。

  • 同时,NVIDIA 开始寻求与 UMC、Intel、Amkor、ASE 等合作伙伴合作,建立多元化的封装供应链,减轻对 TSMC 独占 CoWoS 的依赖。


2、对封装、PCB、PCB 材料与制造合作伙伴的挑战

  • CoWoP 将封装 substrate 功能迁移到平台 PCB,这要求 PCB 厂商升级生产工艺:更细线距、高密度线路、多层电源地层、低热膨胀系数材料等。

  • 原先制作封装 substrate 的企业,如 Amkor、ASE、SPIL,在 CoWoP 时代需调整定位,可能转向更多 interposer 的测试与组装环节,或扩展业务至高精度 PCB 领域。


3、封装供应商与功耗相关链条的重新布局

  • 传统 CoWoS substrate 供应商业务可能减少,而 提供硅中介层(interposer)的厂商需求将持续增长。

  • HBM 高带宽内存供应商(如 SK Hynix、Samsung)由于 CoWoP 依然使用 HBM,与封装 interposer 集合,因此对 HBM 的依赖继续强化,市场需求和价格仍上涨趋势明显。


4、研发挑战与联盟协同升级

  • CoWoP 要求 PCB 与 interposer、die 一体设计,信号、电源、热管理、机械力学需协同工程化实现。这推动 设计工具商、EDA、材料商、PCB 厂商共研新规范

  • 封装技术更新加快,CoWoP 与 CoWoS‑L、FOPLP(扇出面板级封装)形成互补和竞争。这对封装厂商提出更高要求,也创造新的合作空间 。


5、产业链整体影响概览

角色
CoWoP 带来变化
GPU 芯片厂商(NVIDIA、AMD)
更低封装成本、更高性能路径、更多设计灵活性
TSMC / UMC
TSMC 继续主导高级封装,UMC 扩展 interposer 容量;供应链多元化趋势明显
封装厂商(Amkor、ASE、Intel Packaging)
需重新布局:从 substrate 向 PCB 贴装、interposer 集成等方向转型
PCB 厂商 / 材料商
迎来高精度 PCB 订单,推动铜厚材质、低 CTE 材料、微线距制造能力升级
HBM 供应商
HBM 需求稳定或上涨,成为供给链核心之一
整体行业生态
封装、PCB、制造、测试、AI 芯片厂商协同加深,推动封装与 PCB 设计流程融合

6、小结一句话

CoWoP 带来的最核心影响是:将封装 substrate 的功能重置到主板层,推动 PCB 制造商、设计工具、材料供应商与传统封装厂商重新协作,重构 AI 封装与供应链生态。 它不仅可能缓解 CoWoS 的产能瓶颈,还将推动封装与板级供应链迈向更高集成度和设计协同性时代。

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