半导体产业纵横 9小时前
台积电CoPoS提速!玻璃核心基板可降本30%、基板利用率超90%
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CoPoS 封装制程将使用到玻璃承盘,未来玻璃核心基板加工通孔 TGV 关键技术能否成熟,牵动玻璃基板效能与 CoPoS 量产良率。

台积电正全力研发面板级封装技术 CoPoS,用以替代现有 CoWoS 工艺,应对持续增长的算力芯片需求,玻璃核心基板也将成为核心技术路线。

面板级封装将是台积电顺理成章的下一步布局,押注搭载玻璃核心基板的 CoPoS 替代 CoWoS。人工智能与算力需求持续激增,市场亟需新一代封装技术。英特尔与台积电均在全力攻坚相关方案,玻璃核心基板将成为二者未来技术发展的核心板块。对台积电而言,要发展 CoPoS 并建设相关生态系统,除了要超越既有 CoWoS 物理极限,玻璃核心基板能否加速量产良率,也是关键。

台积电在 4 月中旬线上法人说明会透露布局 CoPoS 先进封装制程,预估几年后可进入量产阶段,引发市场高度瞩目。根据 TrendForce 分析,台积电布局 CoPoS 短期聚焦 310x310mm 基板尺寸,今年是相关设备与材料商验证关键期,预计 2027 年进入试产,规划 2028 下半年正式量产;下一阶段布局重点将转向玻璃核心基板,预期量产时程落在 2030 年后。

业界传出,台积电可能通过旗下采钰设立首条 CoPoS 实验线,不排除在台积电兴建的中国台湾嘉义先进封测七厂生产,目标规划 2028 年底至 2029 年量产。供应链业者评估,台积电在亚利桑那州首座先进封装厂预计 2028 年量产,第二座先进封装厂预计 2029 年至 2030 年量产,其中可能包括布局 CoPoS 封装产线。CoPoS 封装制程将使用到玻璃承盘,未来玻璃核心基板加工通孔 TGV 关键技术能否成熟,牵动玻璃基板效能与 CoPoS 量产良率。

相对 CoWoS,CoPoS 具备多项公认优势。CoWoS 采用圆形晶圆,CoPoS 改用方形、矩形面板,单块面板可容纳更多芯片与存储模组。标准 CoWoS 工艺采用 300 毫米晶圆,而 CoPoS 面板尺寸最大可达 750 × 620 毫米(台积电此前披露,还规划有 310 × 310 毫米、515 × 510 毫米两种规格面板级晶圆)。该方案不仅能够制造尺寸更大的算力裸片,还能提升产出规模(晶圆 / 裸片利用率更高),单位面积生产成本可降低 20% 至 30%。

中国台湾经济研究院产经资料库总监刘佩真分析,CoPoS 采用化圆为方的面板级封装,能将原本 12 寸圆形晶圆不足 70% 的材料利用率,大幅提升至 90% 以上,解决未来 2028 年后,超大型 AI 芯片因光罩尺寸极大化而带来的几何浪费与成本飙升问题。在 CoPoS 架构中导入玻璃核心基板,通过其优异刚性与电学特性,能让封装翘曲指标改善 16%,并大幅降低电感与电阻值,突破传统有机基板的物理极限。

玻璃材质尽管具备降低信号传输损耗、提升高速信号传输品质、热膨胀差异小、减轻封装翘曲问题等特性。但是产业人士提醒,玻璃属于脆性材料,微小裂痕较容易扩大成重大缺陷,TGV 关键技术难度高,玻璃基板上导线制程精度仍待提升,影响产品可靠度与生产良率,且相较硅晶圆材料,玻璃导热能力较差,也增加 AI 芯片高功耗运作的散热难度。此外,玻璃基板相关设备、材料、制程技术及供应链,仍处于发展阶段,产业生态系仍未如硅晶圆产业成熟,这也是 CoPoS 及玻璃核心基板能否达到量产良率亟需克服的课题。

刘佩真表示,尽管目前仍有玻璃通孔填铜、大面积翘曲控制及初期良率等制程瓶颈待克服,但在未来 2 到 3 年内,这套技术一旦规模化量产,将彻底重塑半导体后段制程的价值链与竞争版图。

当前 CoPoS 先进封装相关制程设备应用也在积极布局中,Manz 亚智科技耕耘玻璃基板为基础的 TGV 重布线(RDL)制程及蚀刻和电镀设备;创新服务布局铜柱玻璃通孔基板(TGV-ICP)模组产品,预计今年下半年完成验证,规划 2027 年量产;高阶 ABF 载板湿制程设备厂敍丰开发玻璃基板与 TGV 制程设备;东捷科技结合子公司富临科技,抢攻雷射制程与玻璃载板应用,布局 TGV 玻璃通孔与重布层制程技术;晖盛科技开发玻璃蚀刻与表面处理解决方案;钛升布局 TGV 雷射设备;宸鸿中国台湾厂区投入 TGV 先进封装玻璃载板试产线,预计今年 7 月建设完成。

另外,CoPoS 其他关键制程设备预计仍将以 CoWoS 供应链厂商为核心,例如辛耘和弘塑有机会切入 CoPoS 相关湿制程及清洗设备,致茂布局 CoPoS 相关晶圆量测设备,印能科技耕耘 CoPoS 相关高压真空除泡系统(VTS)及翘曲抑制系统(WSS),家登布局相关传载设备及载具。

与此同时,台积电还计划将玻璃基板技术应用于现有 CoWoS 工艺,相关研发工作正在推进,可实现降低成本、提升裸片利用率等多重性能优化。台积电正与 Ibiden(揖斐电)、群创光电合作开发玻璃核心基板,产品采用三层结构,玻璃核心层夹在两层 ABF 树脂绝缘层中间。

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