人工智慧（AI）晶片整合HBM儲存器架構，對先進封裝需求強勁，台積電正強攻新一代先進封裝技術CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate）並加速建設生態系。但是，要超越當前CoWoS物理極限，玻璃核心基板能否加速量產良率，是重要關鍵。目前，供應鏈廠商正積極開發玻璃核心基板關鍵技術和CoPoS製程裝置。
什麼是CoPoS？
CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate）是台積電正在研發的下一代先進封裝技術，是基於CoWoS 2.5D 封裝的“面板化”演進，其核心思路是“化圓為方”——將傳統封裝使用的圓形矽晶圓取代為面積更大的矩形面板，以提升產能、良率、降低成本並解決大尺寸AI晶片的封裝難題。
資料顯示，標準CoWoS晶圓尺寸約300毫米，而CoPoS面板最大可達750×620毫米（台積電此前披露還將推出310×310毫米及515×510毫米兩種面板級基材）。這不僅可容納更大的算力裸片（最多可提升5-8倍），更能提升基材與晶片利用率，使單位面積生產成本降低20%至30%。
台灣經濟研究院產經資料庫總監劉佩真則指出，CoPoS面板級封裝，能將原本12英吋圓形晶圓不足70%的材料利用率，大幅提升至90%以上，可以解決未來2028年後，超大型AI晶片因光罩尺寸極大化而帶來的幾何浪費與成本飆升問題。
從CoPoS自身技術的迭代來看，CoPoS 中的中介層材料正在從傳統的矽中介層（Silicon Interposer）發展為板級中介層（Panel RDL ），再進而轉成玻璃中介層（Glass Interposer），整合矽光子(CPO)技術，有機載板逐漸轉變為玻璃基板，從而實現更細的線路與更高的I/O密度。
這項技術對應對AI晶片尺寸持續增大的趨勢尤為關鍵。隨著AI與高性能計算需求的爆發性增長，晶片尺寸正在不斷擴大，甚至開始逼近光罩極限，傳統圓形晶圓能夠切割出的Die越來越少，圓形晶圓切邊浪費和良率下降成為行業難題，CoPoS被視為突破這一瓶頸的關鍵路徑。
“玻璃核心基板”技術是關鍵
雖然CoPoS在技術相容性方面，無論是傳統的有機基板還是新興的玻璃基板結構都能適配，實現高密度I/O排布。但是要想實現性能的躍遷，就需要使用到玻璃承盤（glass carrier），以及未來玻璃核心基板（Glass Core Substrate）技術。
隨著AI晶片異質整合封裝的尺寸持續擴大，台積電原有CoWoS封裝圓形晶圓除了面臨使用效率降低問題之外，其關鍵材料——矽中介層（interposer）光罩尺寸將受物理侷限，而塑料材質載板在AI晶片高功耗運轉下熱膨脹係數不一，面臨翹曲（warpage）等技術難題。
為瞭解決這些問題，CoPoS方形面板級封裝則需要通過匯入剛性與電學特性更優秀的玻璃材質，來支援超大封裝尺寸。比如，通過在封裝製程中採用玻璃面板承盤、或是玻璃核心基板整合其他載板架構、或是未來玻璃材質成為中介層設計。
據瞭解，玻璃材質具備降低訊號傳輸損耗、提升高速訊號傳輸品質、熱膨脹差異小、減輕封裝翹曲問題等特性。在CoPoS架構中匯入玻璃核心基板，通過其優異剛性與電學特性，能讓封裝翹曲指標改善16%，並大幅降低電感與電阻值，突破傳統有機基板的物理極限。
不過產業人士也提醒稱，玻璃屬於脆性材料，微小裂痕較容易擴大成重大缺陷，TGV（Through Glass Via）關鍵技術難度高，玻璃基板上導線製程精度仍待提升，影響產品可靠度與生產良率，且相較矽晶圓材料，玻璃導熱能力較差，也增加AI晶片高功耗運行的散熱難度。
此外，玻璃基板相關裝置、材料、製程技術及供應鏈，仍處於發展階段，產業生態系仍未如矽晶圓產業成熟，也是CoPoS及玻璃核心基板能否達到量產良率亟需克服的課題。
劉佩真表示，儘管目前仍有玻璃通孔填銅、大面積翹曲控制及初期良率等製程瓶頸待克服，但在未來2到3年內，這套技術一旦規模化量產，將徹底重塑半導體後段製程的價值鏈與競爭版圖。
台系裝置廠正積極佈局
目前台系裝置廠正積極佈局CoPoS先進封裝相關製程裝置應用，例如Manz亞智科技耕耘玻璃基板為基礎的TGV重布線（RDL）製程及蝕刻和電鍍裝置; 創新服務佈局銅柱玻璃通孔基板（TGV-ICP）模組產品，預計今年下半年完成驗證，規劃2027年量產。
此外，高階ABF載板濕製程裝置廠敍豐開發玻璃基板與TGV製程裝置; 東捷科技結合子公司富臨科技，搶攻雷射製程與玻璃載板應用，佈局TGV玻璃通孔與重布層製程技術; 暉盛科技開發玻璃蝕刻與表面處理解決方案; 鈦升佈局TGV雷射裝置; 宸鴻台灣廠區投入TGV先進封裝玻璃載板試產線，預計今年7月建置完成。
法人評估，CoPoS其他關鍵製程裝置仍以CoWoS供應鏈廠商為核心，例如辛耘和弘塑有機會切入CoPoS相關濕製程及清洗裝置，致茂佈局CoPoS相關晶圓量測裝置，印能科技耕耘CoPoS相關高壓真空除泡系統（VTS）及翹曲抑制系統（WSS），家登佈局相關傳載裝置及載具。
台積電力爭2028年底量產
台積電董事長魏哲家已證實，公司已建成CoPoS試產線。他表示，CoPoS先進封裝技術已在試產線上運行，預計需要二至三年，產量才會達到相當大的規模。
業內消息顯示，台積電可能通過旗下采鈺設立首條CoPoS實驗線，不排除在台積電興建的台灣嘉義先進封測七廠生產，目標規劃2028年底至2029年量產。供應鏈業者評估，台積電在亞利桑那州首座先進封裝廠預計2028年量產，第2座先進封裝廠預計2029年至2030年量產，其中可能包括佈局CoPoS封裝產線。
研調機構TrendForce稱，台積電佈局CoPoS短期聚焦310x310mm基板尺寸，今年是相關裝置與材料商驗證關鍵期，預計2027年進入試產，規劃2028下半年正式量產; 下一階段佈局重點將轉向玻璃核心基板，預期量產時程落在2030年後。 (芯智訊)