CoWoP和mSAP调研纪要

无聊小北

梦想的第四维

CoWoS技术是什么？

CoWoS全称是Chip on Wafer on Substrate，是一种半导体封装技术，中文可译为“芯片-晶圆-基板”或“基板上晶圆芯片”，即芯片集成到硅中介层，再将其封装到ABF载板上，最后连接到PCB上。由于传统的封装技术无法满足先进制程的需求，台积电便自研封装技术以确保其芯片性能。CoWoS是由台积电研发的2.5D先进封装技术，用硅中介层加垂直互联，实现多芯片异构集成，突破传统封装的瓶颈。

传统封装技术为何无法满足先进制程要求？先进封装的作用什么？

传统封装技术受限于其精度，无法有效保护微米级别的芯片并引出密集的管脚。而先进封装技术如晶圆级封装、系统级封装、2.5D/3D封装等，则通过减少芯片体积、缩短路径、降低损耗以及实现更紧密的堆叠结构来提高密度和性能。
2.5D和3D封装具体是如何实现的？

2.5D和3D封装是将多个芯片垂直或水平堆叠在一起，取代传统的通过长引线连接到PCB板的方式。这样不仅减少了体积和重量，还降低了损耗，因为信号传输距离缩短，介质减少。例如，原本两个芯片需要通过引线和PCB连接，而现在可以直接在晶圆上堆叠并直接贴到硅中间层上，再通过线路连到封装基板和最终的PCB板上。

2.5D封装最早的需求是什么？

之前计算芯片和内存是分开的，为了减少传输路径，就把芯片就直接封在一起，不需要那么多的电路，HBM、GPU和算力芯片都放到一起，就是2.5D封装或3D封装。这种高性能运算的芯片，需要高带宽、不能掉帧、不能丢失信号等要求，NV这种的需求就是将算力芯片放到一起，因此催生了先进封装。所以在这个角度上看，CoWoS要换到CoWoP，必定是封装技术的升级。

先进封装相较于传统封装有什么优势？

传统封装带宽50GB/秒，比如DDR，2.5D或3D可以达到几TB/秒，比如HBM3、HBM4，接受它的带宽，此外，先进封装集成密度高，耐温性更高，延迟感更小等。

封装技术的升级方向有哪些？

封装技术的升级主要是为了使信号传输距离更短、损耗更小、分割出来的面积更小。所以封装技术升级往往是晶圆厂技术升级或者是几层板集合成一层板等。

CoWoS如何将高性能芯片的微米级管脚与PCB进行连接？

在CoWoS封装过程中，首先使用硅中介层（interpose）来扩大连接面，将芯片的微米级管脚通过定位后连接到所需位置，interpose下面就是焊点焊球，将信号引出，这是第一层。然后，载板起到保护芯片和作为线路引出的作用，将超细间距扇出到与PCB兼容的间距，如几十到几百微米，以实现与PCB的兼容性。

载板与普通PCB的主要区别在哪里？载板的制作工艺和普通PCB有何不同？

载板与普通PCB的区别主要在于材料、工艺流程和性能参数。载板采用的是有机树脂薄膜作为基材，而非普通PCB的覆铜板。载板的制作工艺中，通过化学沉铜技术在基板上形成导电层，而非直接使用电解铜箔。同时，增强材料也不同，并且工艺流程更为精细复杂，普通PCB使用减成法，而载板涉及到SAP、mSAP等半加成法。此外，性能也所不同，普通PCB上百微米，ABF几微米到二三十微米，且信号损耗也是不一样。

CoWoP是什么？优缺点是什么？

CoW环节与CoWoS是相同的，即芯片集成到硅中介层，原本是要经过载板，再到PCB上，现在CoWoP就是要把中间的载板去掉，直接到PCB上，也就是要把硅中介层直接与PCB进行键合。优点是可以实现更短的互联路径，更低的损耗和更好的散热性，但也对PCB的硬度、平整度等要求更高，达到载板的质量，因为芯片直接与PCB接触，任何微小的缺陷都可能导致芯片损坏。

MSAP是什么？具体工艺如何？

MSAP是半加成法，首先应用于苹果iPhone类载板（SLP）中。以载板为例，具体工艺流程是先在载板上贴上一层超薄的铜箔，2-3微米，通过光刻胶把要保留的线路显影出来，露出需要加厚的部分，然后选择性的做电镀，最后保留这部分铜箔。在手机SLP中，通过采用MSAP工艺，可以实现更小尺寸、更高精度的主板制作，从而让手机内部空间得到更高效利用。

MSAP工艺主要应用在哪些场景？

MSAP工艺主要应用于对空间有高要求的智能手机领域，尤其是GPU、CPU等高性能模拟处理器和内存等部件的连接。相较于传统工艺，它能够将主板尺寸缩小约40%，并实现30微米线宽的精细连接。此外，摄像头、电源等部件是用HDI，精度不如MSAP工艺，电池等部件用软板。

SLP相较于普通PCB板有何优势？

随着技术发展，IC载板可以制作几微米到十几微米级别，SLP可以做到20至30微米甚至更小，HDI板大概可以实现40-60微米，普通PCB板到100微米左右。MSAP工艺就是基于这样的高精度要求而诞生，它能够满足手机内部高性能芯片对于更小、更精密电路板的需求，同时也能适应服务器端产品对于面积、体积和封装密度日益增长的需求，以满足高性能和IDC单位面积性价比需求。

在当前技术发展趋势下，为什么会出现将不同层级封装融合的趋势，以及这会对整个PCB产业提出哪些更高要求？

这种融合趋势是因为新的技术可以使得原本各自独立的载板、手机板、PCB等在封装环节得以整合优化，追求更优的性能结构。为了实现这一目标，产业链上下游必须协同合作，从封装厂到板厂，再到设备材料供应商，整个产业链都需要协同优化，以达到性价比和成本可控性。这意味着，下一级二级封装的实力必须满足更高性能标准，才能适应这种融合趋势。

在实现这种技术融合的过程中，是否存在替代现有先进工艺的可能性？具体对国内PCB公司意味着什么机会？

随着技术进步和工艺融合，国内的PCB公司以及设备材料公司迎来很好的发展机会。一方面，随着国内技术升级迭代，原有的PCB板技术将能够满足更高规格的产品需求；另一方面，通过材料和工艺的创新，原本可能无法进入北美大客户高端市场的国内企业，也有可能借助新工艺进入并绑定大客户，从而确保自身技术路线的正确性，并实现市场突破。

板厂进入供应链后，对国内PCB行业及其上下游产业链会产生何种影响？

板厂进入供应链后，国内整个产业链将面临国产化替代的大趋势，尤其是在高端产品领域。例如，钻孔机、数控设备以及上游材料供应商都将有机会参与进来。同时，随着技术向高端领域提升，部分现有技术甚至可以应用到新能源等领域，而当这些技术转向PCB领域时，将为国内相关企业提供新的机遇。原有的市场格局可能会由台资、韩资主导转变为更多国内企业的参与，带来一轮新的市场变化。

预计PCB行业未来情况如何？

目前市场中看到的一些M9、PTFE创新是行业进步的表现，未来还会听到更多关于PCB创新的声音。尽管PCB在整个服务器行业中的占比并不高，但创新会不断推动整个行业的进步。从芯片创新带动PCB创新的角度看，目前业绩环比保持正增长的趋势，且海外需求持续催化新产品的发布，如GPT-5等。因此PCB行业从海外到国内，再到高端化应用，这一趋势在未来几年内可能会持续。