#CoWoP
火熱的CoWoP封裝,是顛覆者嗎?
郭明錤稱CoWoP最樂觀2028年量產。近日,一項創新的封裝技術CoWoP(Chip on Wafer on PCB)在半導體行業內引起了廣泛關注。據悉,CoWoP技術是從當前主流的2.5D整合技術CoWoS演變而來,其核心改進在於取消了獨立的底層基板,轉而採用高品質的基板級PCB(Substrate-Level PCB, SLP)作為替代。根據網路上流傳的演示文件,CoWoP技術的目標是在今年8月對輝達GB100超級晶片進行功能性測試,以全面評估其在多個維度上的性能和潛力。此次測試旨在確保CoWoP技術能與輝達的GR150超級晶片項目同步推進,其中GR150預計是Grace Rubin系列的一員,儘管目前關於GR系列超級晶片的具體資訊尚不明朗。根據流傳的技術藍圖分析,CoWoP未來可帶來七大改變,包括:訊號完整性(SI)提升:省去一層封裝基板,訊號路徑更短、更直接,NVLink和HBM通訊損耗顯著降低,傳輸距離可延長。電源完整性(PI)強化:電壓調節器可更靠近GPU,減少寄生參數。散熱效能提升:取消晶片上蓋(lid),晶片直接接觸,帶來更佳散熱效果。降低PCB熱膨脹係數,解決翹曲問題。改善電遷移(Electromigration)。降低ASIC成本(無封裝、無蓋子)。支援更彈性的晶片模組整合方式,邁向無封裝架構長期願景。業內分析師郭明錤對CoWoP技術的量產前景持謹慎樂觀態度,認為該技術要到2028年輝達Rubin Ultra時期實現量產是相當具有挑戰性的目標。他指出,建構適用於高規格晶片的SLP生態系統困難重重,同時CoWoP與另一項創新技術CoPoS的同步推進也帶來了較高的風險。CoWoP 是近期AI伺服器產業的焦點,這是一項好技術且值得持續關注,但也不能忽略量產/商業化存在的高度不確定性與挑戰。網路上已經有很多關於其技術優勢與製造挑戰的分析,郭明錤從另外兩個角度來分析:首先用Apple的例子來對比。根據臻鼎的年報,可推論Apple至少從2013年就開始投入SLP研發,至2017年才開始量產並用於新款iPhone(X、8與8Plus)。這四年間,Apple、材料商、製造商與裝置商合作,共同解決研發與量產問題,這不僅僅是單一技術的開發,更是整個產業生態的升級。現在的PCB產業技術當然遠勝十年前,但輝達在技術與供應鏈的掌控能力上,不見得勝過10年前的 Apple,且CoWoP要匯入SLP 的挑戰也超過 iPhone 案例(粗略來看,前者是後者約萬倍的系統功耗、一半以下的線寬線距、3倍以上的層數、百倍的面積)。在沒有具體的實際測試結果前,認為 CoWoP能在2028年量產並用於 Rubin Ultra,是相當樂觀的預期。CoWoP 與 CoPoS 同時量產與商業化的挑戰十分艱巨。台積電有另一項次世代封裝技術 CoPoS,也計畫在 2028 年後量產。CoWoP 在理論上能夠改善傳輸效率並簡化供應鏈,但 CoPoS 要解決的是非常實際的生產效率問題。因此從商業化角度而言,CoPoS 的優先順序理應高於 CoWoP,而在實際操作中,要在一年內同時匯入兩項重大創新但未經實證的技術,風險是相當高的,這也是CoWoP要在 2028 年量產面臨的另一挑戰。此外,之前業內人士也指出CoWoP面對的挑戰仍不少,包括:主機板技術門檻大幅提高,Platform PCB必須具備封裝等級的布線密度、平整度與材料控制;返修與良率壓力劇增,GPU裸晶直接銲接主機板,失敗即報廢,製程容錯空間低;系統協同設計更複雜,增加開發成本;技術轉移成本高。 (EDA365電子論壇)
一文讀懂輝達下一代晶片封裝技術“CoWoP”
摩根大通稱,輝達正在探索的晶片封裝技術CoWoP,將利用先進的高密度PCB(印刷電路板)技術,去除CoWoS封裝中的ABF基板層,直接將中介層與PCB連接,具有簡化系統結構,更好的熱管理性能和更低功耗等優勢。該技術有望替代現有的CoWoS封裝方案。最近市場炒得火熱的晶片晶圓板封裝(CoWoP)技術,與現有的CoWoS封裝有什麼區別?對供應鏈有何影響?商業化前景如何?8月5日,據追風交易台消息,摩根大通在最新研報中稱,輝達正在探索一項革命性的晶片封裝技術CoWoP(Chip-on-Wafer-on-PCB),該技術有望替代現有的CoWoS封裝方案。摩根大通指出,這一技術變革將利用先進的高密度PCB(印刷電路板)技術,去除CoWoS封裝中的ABF基板層,直接將中介層與PCB連接。該行還在研報中詳細分析了"CoWoP"技術對於供應鏈的影響,認為對ABF基板廠商顯然是負面消息,卻是PCB製造商的重大機遇。雖然,摩根大通分析師認為該技術在中期內商業化機率較低,主要受制於多重技術挑戰,但是該行在研報中強調:無論CoWoP是否成功量產,輝達都通過系統級方法繼續引領資料中心AI基礎設施創新。01. 算CoWoP技術原理與優劣勢分析研報稱,CoWoP代表Chip-on-Wafer-on-PCB技術路徑。在完成晶片-晶圓中介層製造步驟後,中介層(頂部帶晶片)直接安裝到PCB(也稱為平台PCB)上,而不是像CoWoS工藝那樣繫結到ABF基板上。該技術的潛在優勢包括:簡化系統結構,通過減少傳輸損耗提高資料傳輸效率,確保NVLink互連更高的範圍;更好的熱管理性能和更低的功耗;降低每代產品都在上升的基板成本;潛在減少一些後端測試步驟。然而,摩根大通認為,這項技術存在關鍵挑戰。目前只有蘋果公司採用mSAP或SLP PCB技術,但其節距尺寸更大,PCB板面積更小,因此將此技術擴展到具有更高載流能力的大型GPU仍然是技術和營運挑戰。02. 供應鏈影響:IC基板負面衝擊顯著、PCB製造商的重大機遇摩根大通在研報中稱,對ABF基板廠商而言,這顯然是負面消息,因為基板附加值可能會大幅減少或完全消失,更複雜、精細節距的訊號路由將轉移到RDL層(中介層),而高端PCB層承擔封裝內路由步驟。摩根大通認為,對於PCB製造商,是一個重大機遇高速。研報指出:“性能與主機板高電流/電壓要求之間的權衡是阻止平台PCB實現真正基板規格的主要挑戰。mSAP是在實現25/25微米更精細線/間距尺寸方面最佳的PCB技術,但仍遠低於ABF的亞10微米線/間距能力。”因此,該行認為,具備先進mSAP能力以及基板/封裝工藝深度知識的公司將更有優勢。03. 演算法革新:中期內商業化機率較低無礙輝達創新領導力持續強化摩根大通分析師認為,由於多重技術挑戰,CoWoP中期內商業化的機率仍然較低。歷史上,更高的I/O數量和更精細的線/間距尺寸(CoWoS-L降至5微米,CoWoS-S約10微米)需要遷移到ABF基板。對於AI加速器,即使ABF基板也預計會在5/5線/間距尺寸之後失效。PCB技術即使使用mSAP,目前也只能達到20-30微米的線/間距寬度,與期望性能相比仍存在較大差距。據追風交易台此前消息,大摩也表示,當前高密度互連(HDI) PCB的L/S為40/50微米,即使是用於iPhone主機板的類基板PCB(SLP)也僅達到20/35微米,要將PCB的L/S從20/35微米縮小到10/10微米以下存在顯著技術難度。此外,摩根大通認為,輝達目前確定的路線圖(向CoWoS-L、CoPoS發展,在Cordelia Board中採用GPU插座)與CoWoP追求的新方向也相當矛盾。供應鏈研究顯示,高附加值封裝生態系統參與者(如台積電)參與度不高,主要集中在PCB廠商和特定的OSAT廠商,這降低了商業化的可能性。不過,摩根大通指出,無論CoWoP是否成功量產,輝達都通過系統級方法繼續引領資料中心AI基礎設施創新。“在半導體領域,輝達率先推出CoWoS-L封裝,探索CoWoP和CoPoS封裝技術,並可能領導大規模CPO(共封裝光學)應用和1.6T光學技術發展。”摩根大通稱,這種持續創新能力預計將使輝達在未來數年內保持GPU領域的領先優勢,並在與ASIC競爭中佔據主導地位。 (硬AI)