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先进封装,迈入新战场
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原标题:先进封装,迈入新战场

近日,笔者在《谁在抢 CoWoS?》一文中梳理了全球 AI 芯片巨头对 CoWoS 封装产能的激烈争夺。从英伟达、AMD 到博通、联发科,乃至云端大厂的自研芯片团队,无一不在疯狂争夺台积电的 CoWoS 产能——需求从 2026 年的约 138 万片晶圆激增至 2027 年的超 268 万片。可见,先进封装已然成为算力产业竞争的核心话语权抓手。

就在 CoWoS 如日中天之际,一种旨在解决其深层痛点、面向更大尺寸芯片时代的下一代封装技术—— CoPoS,已悄然就位。

7 月 18 日,在 WAIC 2026 上,国内 AI 芯片领军企业燧原科技与上海先封科技联合发布了国内 * 面向 AI 算力芯片的玻璃基板 CoPoS 先进封装样品,首次将国产自研高端 AI 算力芯片与国产化 CoPoS 先进封装核心技术深度融合,引发业界高度关注。

另一边,台积电作为先进封装的 * 霸主,早已将 CoPoS 纳入长期技术蓝图,搭建专属试产线、联动全球供应链推进验证,台积电在法说会上的分享,更是完整勾勒出 CoPoS 从试产到量产的清晰时间线,更被视为这条技术路线最关键的注脚。

从 CoWoS 到 CoPoS,仅一字之差,却可能意味着半导体封装产业的一次结构性跃迁。

CoWoS 很好,但不够

要理解 CoPoS,需先先从 CoWoS 说起。

众所周知,CoWoS 是 2.5D 先进封装的标杆,之所以成为 " 兵家必争之地 ",根本原因在于它解决了 AI 芯片的集成难题:将 GPU/CPU 裸片与 HBM 高带宽存储通过硅中介层(Interposer)高密度互联,封装在一个超大尺寸的统一基板上。

然而,这套方案虽然性能 *,但挑战也日益凸显:

成本高企:硅中介层本身成本不菲,占整体封装成本一半以上。

尺寸受限:受限于 12 英寸晶圆的尺寸,能承载的芯片面积有上限。随着 AI 芯片越做越大(如英伟达 B200 面积已超 800mm ²),在圆形晶圆上切割方形芯片会造成严重的面积浪费,材料利用率不足 70%。

翘曲风险:硅芯片与有机基板的热膨胀系数(CTE)严重不匹配(硅约 2.7ppm/ ℃,有机基板约 16ppm/ ℃),大尺寸下极易翘曲,影响良率。

图源:TSMC

CoPoS 正是为解决这些问题而生,其全称是 Chip-on-Panel-on-Substrate,是针对 CoWoS 痛点迭代出的新一代面板级先进封装技术。顾名思义,CoPoS 与 CoWoS 的 * 区别在于:将原本作为中介层的圆形硅晶圆(Wafer)替换为方形面板(Panel)。

在 CoWoS 方案中,芯片被放置在圆形硅中介层上,再整体封装到基板上。而 CoPoS 则采用大型方形面板作为重布线层(RDL)的载体,芯片先被安置在面板上,完成互联后再封装到最终基板上。

CoPoS 封装架构示意图

据全球 *AI 模型 API 聚合平台 OpenRouter 数据显示:2026 年上半年,AI 模型周 Token 调用量从 1 月的 6.4 万亿,暴增至 7 月的 46.7 万亿——半年增长超 7 倍。

图源:OpenRouter

Token 调用量激增的背后,是超大规模 AI 芯片 " 更大面积、更高互连、更低成本 " 的 * 封装需求。当芯片封装面积从 3.3x 光罩向 9x 跃进时,传统晶圆级方案已难以满足。CoPoS 板级高密封装正成为行业突破性能和成本双重瓶颈的关键路径。

用一个形象的比喻:CoWoS 好比从圆形披萨上切出长方形的披萨片,无论如何切割,圆形边缘总会产生大量边角废料;而 CoPoS 则是直接在方形烤盘上铺满披萨,几乎没有浪费,单位面积产出大幅提升。

根据行业分析,CoPoS 相较 CoWoS 的核心优势体现在以下几个方面:

面积利用率飞跃式提升

12 英寸圆形晶圆的有效面积利用率约为 70% 上下,而方形面板的利用率可高达 95% 及以上。以 510 × 515mm 面板为例,其有效面积约为 12 英寸晶圆的 4.5 倍。这意味着同样一块底板,CoPoS 可以放置更多的芯片和 HBM 堆叠,直接降低单位面积的封装成本。据估算,CoPoS 可将单位面积成本降低 20%-30%。

封装尺寸天花板大幅抬升

CoWoS 受限于圆形晶圆尺寸,目前 * 封装尺寸约为 5.5 倍光罩面积。而 CoPoS 采用方形面板后,可支持超过 9.5 倍光罩面积甚至更大的超大封装尺寸,为下一代 AI 芯片的进一步提升预留了充足空间,是支持多颗 HBM 堆叠和 Chiplet 集成的关键路径。

产能瓶颈的根本性突破

当前 CoWoS 产能紧张的核心瓶颈之一,正是 12 英寸晶圆的物理限制——每片晶圆能产出的芯片数量有限,且晶圆级封装的设备产能受限。转向面板级封装后,不仅单面板产出量数倍于晶圆,更重要的是,面板级封装可以复用或改造显示面板行业的既有产线(如已折旧完毕的大世代面板生产线),为产能快速扩张提供了全新路径。

玻璃基板的天然优势

CoPoS 的长期演进方向是玻璃核心基板(Glass Core Substrate)。玻璃具有天然的低翘曲性、高尺寸稳定性、优异的电气绝缘性能和更精细的布线精度,特别适合高频高速信号传输场景。互连密度有望达到有机基板的 10 倍。相比有机基板,玻璃基板在高算力芯片的散热管理和信号完整性方面表现更优。

对于整个半导体产业链而言,CoPoS 的出现意味着封装环节从晶圆厂的附属工序升级为独立的战略高地,面板厂商、封装设备商、材料供应商都将迎来新的增长曲线。

CoPoS 竞速,谁在卡位?

台积电:审慎而坚定的领跑者

作为全球先进封装领域的 **,台积电对 CoPoS 的布局最为系统且深入。

据了解,台积电已搭建 CoPoS 试点试验线(Pilot Line),进入设备与工艺联合验证阶段,同步推出覆盖 310 × 310mm、515 × 515mm、750 × 620mm 的多规格方形面板方案。2026 年作为关键验证期,2027 年启动试产,2028 年下半年进入量产阶段。

作为行业风向标,台积电在近期法说会上明确了 CoPoS 的进展。董事长魏哲家表示,CoWoS 仍是主流,但台积电正开发 CoPoS 这一 " 替代方案 " 以降低成本,并与基板供应商合作。关键的进展是:一条试产线正在建设中,预计约需 1 年时间成熟,2027 年下半年启用 510 × 515mm 量产规格面板开展客户联合验证,之后可投入生产。这与此前 2027 年试产、2028 年下半年量产的规划吻合。

据消息透露,嘉义 AP7 厂区规划为核心量产基地,计划 2026 年 6 月完成,2028 年底至 2029 年实现大规模产能释放;美国亚利桑那先进封装厂同步配套 CoPoS 产线,规划在 2029-2030 年引入 CoPoS 产能;同时台积电坦言,即便 2028 年启动量产,仍需 2-3 年才能形成充足供货规模;而集成玻璃核心基板的完整 CoPoS 工艺量产时点则定在 2030 年之后。

另据 DigiTimes 消息,台积电已在采钰龙潭厂区搭建 CoPoS 试验产线,嘉义 AP7 厂区规划增设第二条试验产线;美国厂区的 CoPoS 量产产线也同步在建。

产能规划方面,台积电台湾厂区预计 2028 年实现小规模量产,实现月产出不低于 500 Panel 规格 CoPoS 封装产品;2029 年加速扩产,年末月产能提升至 1.2 万 Panel;2030 年月产能同比增长 241%,达到 3 万 Panel;2031 年月产能同比增长 177%,增至 5.3 万 Panel。

有供应链透露,英伟达预计将成为 CoPoS 的首发客户,下一代 Feynman 系列 GPU 已纳入 CoPoS 适配规划,其中初代产品预计 2028 年先行搭载 3D 堆叠与 SiC 载板散热方案;2029 年推出的 Feynman Ultra 版本,则有望全面落地 CoPoS 封装技术,利用其更大的封装面积来容纳更多的 GPU 芯粒与内存。

此外,AMD、博通、谷歌 HPC 芯片等也同步开展前期技术对接,现有 CoWoS 客户将分阶段向 CoPoS 切换。

能看到,台积电的介入,为 CoPoS 进行了最强背书,并拉动了整个供应链。据媒体报道,首批 CoPoS 设备测试样机已进驻台积电子公司采钰科技,包括佳能、DISCO、应用材料、泛林集团等在内的设备厂商已全面卡位,进入验证阶段。

不过,据 DigiTimes 报道,台积电对 CoPoS 供应链实施了严格的保密控制,要求台湾本地的设备和材料合作伙伴限制信息共享,部分技术预计在量产后的数年内仅供台积电 * 使用。

分析师郭明錤也特别提示行业风险:当前参与 CoPoS 验证的基板、设备厂商并非最终量产供应商,仅停留在概念、未参与实机测试的企业大概率会被供应链洗牌,产业链格局将随产线验证完成重塑。

这种 " 生态锁定 " 策略,意在将 CoPoS 打造为继 CoWoS 之后的又一道竞争护城河。

国内力量:燧原科技与先封科技率先 " 抢跑 "

最令业界意外的是国内厂商的速度。

7 月 18 日,在 WAIC 期间,燧原科技联合先封科技发布了中国 * 基于 CoPoS 技术的 AI 芯片样品。燧原科技声称,其 CoPoS 方案比台积电公布的同路线量产时间表提前了至少两个季度,标志着国产先进封装正从 " 有无 " 问题进入 " 快慢 " 的角力阶段。

据先封科技技术团队介绍,该封装样品综合应用了多项前沿技术:以玻璃基板作为核心载体,通过物理气相沉积(PVD)技术构建多层金属互连结构,结合面板级光刻图案化工艺实现微米级线路精度;同时采用精密电镀增层、化学蚀刻金属牺牲层、面板级 RDL 设计,有效提升信号传输效率与封装密度。

值得关注的是,研发团队针对高算力芯片的散热与结构稳定性需求,专门开发了翘曲控制低应力塑封工艺,通过绝缘层狭缝涂覆技术优化热传导路径,并采用微米级贴片技术与表面研磨成型切割工艺,确保芯片在高速运算场景下的长期可靠性。

业内专家指出,该样品在信号完整性、功耗控制等关键指标上已达到国际先进水平,且通过了多项严苛测试验证,综合性能满足下一代 AI 训练芯片的封装需求。

这一 " 抢跑 " 的意义在于验证了国内面板级封装产业链的工程可行性,尤其是国产封装设备在精度和稳定性上已能支撑 AI 芯片级别的需求。虽然样品到量产仍有距离,但它释放了一个强烈信号:在新一代封装技术的起跑线上,国内企业已不再只是跟随者,而是具备了阶段性并行甚至局部 * 的能力。

整体来看,CoPoS 已并非遥远的未来技术,而是已经处于从实验室走向产线的关键阶段。2026-2027 年将是设备验证和工艺磨合的窗口期,2028-2029 年有望迎来首批商业化产品出货。

从产业格局角度,CoPoS 的出现正在重塑先进封装的竞争逻辑:

从晶圆级到面板级:封装产业的控制点从圆形晶圆转向方形面板,面板厂商的角色从旁观者变为参与者;

从单一工艺到系统生态:CoPoS 涉及玻璃基板、TGV、面板级光刻、翘曲控制、RDL 设计等一整套技术体系,生态壁垒远高于单一工艺节点;

从成本优化到架构重构:CoPoS 不仅降低了封装成本,更重要的是为 AI 芯片的架构设计打开了新的想象空间——更大封装面积、更多 HBM 集成、更复杂的 Chiplet 互联。

当然,CoPoS 也并非 * 解。英特尔的 EMIB、玻璃芯基板,三星的 FOPLP 方案,以及更远的 CoWoP 等路线也在并行发展。但 CoPoS 作为台积电钦点的 CoWoS 正统演进方向,无疑占据了下一代先进封装竞赛最有利的跑道位置。

CoPoS 技术演讲路线

据奕成科技报道,从产业发展现状来看,CoPoS 技术正沿着三个技术演进层次逐步演进:

阶段一:方形临时载板替代 , 解决 " 成本、产能与大尺寸集成 " 问题。

采用大尺寸方形临时载板(Panel)替代传统 12 英寸圆形晶圆载板,主要目标是提升材料利用率和产能。 通过方形载板,单次制程面积利用率显著提高,产能可提升至 4-6 倍,从而在短期内可有效降低大尺寸封装成本,中期缓解产能紧缺,长期解决大尺寸系统集成问题 , 这是 CoPoS 从实验室走向规模化制造的关键起步。

阶段二:玻璃芯基板引入,解决 " 大面积翘曲与高频信号损耗 " 问题

引入玻璃芯基板置于两层 ABF 增层之间,逐步替代传统全有机基板。与有机 ABF 基板相比,玻璃基板具备更低的介电损耗、更优的表面平整度,以及与硅高度匹配的热膨胀系数(CTE)。配合玻璃通孔 TGV(Through Glass Via)技术,玻璃从单纯的支撑材料升级为具备垂直互联能力的平台,显著提升了大尺寸封装的高密度互连能力和信号完整性,解决了有机材料在大面积下易翘曲、信号损耗高等难题。

阶段三:玻璃中介层(Glass Interposer)应用,解决 " 异构集成的中介层性能提升 " 问题

进一步演进至以玻璃中介层(Glass Interposer)为核心的方案,真正发挥玻璃基板的全部潜力。 此阶段可实现更低的信号损耗和更好的整体成本优势。TGV 技术成为核心使能要素——只有具备高可靠、高密度 TGV 工艺,玻璃才能真正作为活跃的中介层承担复杂 3D/2.5D 异构集成任务。

综合来看,TGV 是 CoPoS 迈向超大规模 AI 封装的关键技术,行业共识明确:通过玻璃基板 + 高密度 TGV,可有效解决传统有机载板在热机械可靠性、信号完整性和大尺寸经济性上的根本限制,将成为下一代 AI、HPC 和数据中心芯片封装的主流路径,也是目前头部厂商共同布局的方向。

CoPoS 挑战尚存,跨不过去就是 " 纸面规划 "

尽管 CoPoS 的前景令人振奋,但从技术验证到规模化量产之间,仍有诸多挑战需要克服。

翘曲控制:这是从晶圆级到面板级封装最核心的物理难题。面板尺寸越大,热加工过程中的翘曲(Warpage)问题就越严重。在 510mm × 515mm 甚至 750 × 620mm 的大面板上,多层 RDL 和 HBM 堆叠带来的热应力会导致面板发生形变,直接影响光刻曝光和对位精度,进而降低良率。摩根士丹利分析指出,若 2027 年面板良率无法突破 85% 的门槛,量产时间表可能被迫推迟。

台积电董事长魏哲家也坦承,CoPoS 的技术难度显著高于 CoWoS,尤其是在大尺寸面板的工艺均匀性控制方面。

信号完整性与可靠性隐忧:面板级封装的 RDL 走线更长,边缘效应更显著,可能导致信号完整性(Signal Integrity)劣化,特别是尾部延迟(Tail Latency)问题。对于 AI 训练芯片这类对延迟极度敏感的应用,CoPoS 是否能在性能上完全媲美甚至超越成熟的 CoWoS 硅中介层方案,仍需大量实测数据验证。

均匀性控制难题:面板级封装的核心挑战,在于如何将半导体制造中成熟的纳米级精度控制,复刻到分米级的超大尺寸基板上。以化学机械抛光(CMP)工艺为例,传统晶圆旋转涂覆工艺无法适配大板,当处理面积从直径 300 mm 的圆形扩展至 310 mm 的方形,抛光液流动均匀性偏差会从 ± 2% 陡增至 ± 15%,直接导致铜互连层厚度波动超过 50 纳米,直接导致 RDL 布线对位偏移,大幅降低良率,专用大板涂覆、动态翘曲校正设备仍处于验证阶段。

玻璃基板的技术瓶颈:玻璃核心基板被视为 CoPoS 的 * 形态,但其商业化面临多重技术障碍:

TGV(玻璃通孔)工艺:在薄薄的玻璃上制作几十万个深宽比极高的通孔,并实现无缺陷的铜填充,同时避免玻璃开裂,是目前业界公认的难点。激光钻孔时的能量波动会导致通孔尺寸不一致;钻孔过程中可能产生微裂纹;小于 10 μ m 的通孔内化学镀液渗透困难;量产环境下的高精度动态对位也是巨大挑战。TGV 的质量直接决定了芯片互连的电气性能和长期可靠性。

纳米级平整度:虽然玻璃本身比有机基板更平整,但在超过 500 × 500mm 的大面板上维持纳米级平整度极为困难。

CTE(热膨胀系数)失配:玻璃、金属、芯片等多层异质材料的热膨胀系数差异,会在加工过程中引发翘曲,影响良率。因此,在大面积玻璃面板上要确保多层不同材料(玻璃、ABF 增厚层、铜线路)在多次高温工艺后整体形变极小,对设备温控均匀性、材料匹配和应力模拟提出了极高要求。

设备与产线转换成本:从圆形晶圆转向方形面板,意味着全新的设备、材料和检测方案。例如整个封装产线的设备都需要重新设计或改造:光刻机需要从圆形掩模适配方形面板,贴片机、检测设备、切割设备等都需要面板级版本。

据估算,仅台积电 CoPoS 试产线的研发投入就超过 50 亿美元。这种巨额资本开支最终可能转嫁到客户定价上,短期内反而可能挤压 Fabless 客户的利润空间。

供应链锁定风险:台积电对 CoPoS 供应链的严格保密控制,虽然保护了技术 * 性,但也带来了供应链集中度过高的风险。对于英伟达、AMD 等客户而言,若 CoPoS 成为 * 可行的下一代封装方案,议价能力将被进一步削弱。

写在最后

从 CoWoS 到 CoPoS,先进封装正在经历一场从 " 圆 " 到 " 方 " 的范式革命。这不仅仅是基板形状的简单改变,更是半导体产业在后摩尔时代寻找算力增长新路径的必然选择。

不可忽视的是,从样品到量产、从试产到规模商用,CoPoS 还有很长的路要走。翘曲控制、玻璃基板工艺、设备转换、良率爬坡——每一道关卡都是对产业协同创新能力的考验。正如摩根士丹利所警示的,85% 的良率门槛是一道硬杠杠,跨不过去,2028 年的量产时间表就只是 " 纸面规划 "。

但无论如何,方向已经明确。在晶体管微缩趋缓的时代," 封装即算力 " 已成为行业共识。而 CoPoS 所代表的面板级封装,正是这一共识的下一个技术载体。

对于 AI 芯片设计公司、封装厂商、设备供应商乃至投资者而言,读懂 CoPoS,就是读懂未来几年半导体产业的核心变量;谁率先完成 CoPoS 规模化量产落地,谁就能牢牢掌握下一代高端 AI 芯片的产业竞争主动权。

CoWoS 的产能争夺战尚未落幕,CoPoS 的赛道发令枪已经响起。

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