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)