先进封装行业报告：CoWoS-L下一代大尺寸高集成封装方案（15页）

行业报告下载 2024年05月16日 13:54 管理员

CoWoS-S 升级迭代，中介层面积增加、多芯片翘曲等带来升级过程诸多挑战。CoWoS 能够在紧凑平面并排集成多个芯片，提供更高集成度，目前已广泛用于 HPC 和 AI 芯片的封装。为能够排列更多芯片、容纳更多晶体管从而提高系统性能，中介层面积需要不断扩大。通过四重掩模光刻拼接技术，台积电 CoWoS-S5 将硅中介层面积扩展到相当于三个完整掩模尺寸，最多已能够实现 3 颗 SoC 芯片和 8 个颗 HBM 共封。在继续增加硅中介层尺寸至下一代 4x 掩膜版尺寸过程中，超过四重掩模拼接的光刻过程复杂性带来了中介层制造大量生产效率损失。不同掩模间边界拼接误差控制也非常具有挑战。此外不同堆叠方式和材料构成的顶层芯片翘曲行为非常复杂、不易控制。 CoWoS-L 无需掩膜拼接，解决大型硅中介层良率问题，带来更高灵活性。 CoWoS-L 中介层包括多个局部硅互连（LSI）芯片和全局重布线（global RDL），形成一个重组中介层（RI），以替代 CoWoS-S 中的单片硅中介层。 LSI 芯片保留了硅中介层的所有优秀特性，包括保留亚微米铜互连、硅通孔（TSV）和嵌入式深沟槽电容器（eDTC），以确保良好的系统性能，同时避免了单个大型硅中介层的良率损失问题。此外，RI 中引入了绝缘体通孔（TIV）作为垂直互连，比 TSV 插入损耗更低。目前台积电已成功实现具有 3 倍掩膜版尺寸的中介层的 CoWoS-L 结构，搭载多个 SoC/芯片和 8 个 HBM，稳定的可靠性结果和卓越的电气性能表明，CoWoS-L 架构有望延续 CoWoS-S 的扩展势头，以满足未来 2.5D 系统在 HPC 和 AI 深度学习中的需求。从产业链角度，OSAT 厂商有望在 CoWoS-L 结构中承担更重要的角色。目前台积电 CoWoS 平台仍然是全球主流 2.5D 封装解决方案。CoWoS-L 结合 InFO 和 CoWoS 的优势，将硅桥、无源器件和 RDL 等集成，从而优化良率、控制翘曲、提升系统性能。CoWoS-L 的工艺流程包括制造中介层、在中介层双面制造 RDL、制造 LSI 芯片以及嵌入新一代 eDTC。相比 CoWoS-S 中介层整片晶圆的应用，OSAT 厂商对 CoWoS-L 的 TIV 及有机中介层上下表面 RDL 技术都比较成熟，OSAT 厂商在 CoWoS-L 结构中的角色有望比在 CoWoS-S 中更重要。 TCB、临时键合设备、电镀设备重要性日益凸显。相比硅中介层，CoWoS-L 的有机中介层与顶层芯片 CTE 差别更大。热压键合在高精度键合领域表现更为出色，使用 TCB 可以封装更薄的芯片，也可以使 I/O 间距更小。HBM 制造常用 TCB，而随着封装系统复杂度提升、尺寸更大、材料变化，我们预计 TCB 在 2.5D 及 3D 封装中应用也会更加广泛。CoWoS-L 中介层由硅转变为有机中介层，有机中介层在临时载晶圆上制造，因此我们认为增加对临时键合/解键合设备及材料的需求。此外，高密度晶圆级 Fan-Out 封装增加对电镀大铜柱需求。Lam 推出 SABRE® 3D 系列设备用于先进封装的 WLP 和 TSV 结构。