什么是CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）

老牛

通俗解读：

CoWoS 技术概念，简单来说是先将半导体芯片（像是处理器、记忆体等），一同放在硅中介层上，再透过Chip on Wafer（CoW）的封装制程连接至底层基板上。换言之，也就是先将芯片通过Chip on Wafer（CoW）的封装制程连接至硅晶圆，再把CoW 芯片与基板连接，整合成CoWoS；利用这种封装模式，使得多颗芯片可以封装到一起，透过Si Interposer 互联，达到了封装体积小，功耗低，引脚少的效果。

2.5D封装：所谓的2.5D 封装，主要的概念是将处理器、记忆体或是其他的芯片，并列排在硅中介板（Silicon Interposer）上，先经由微凸块（Micro Bump）连结，让硅中介板之内金属线可连接不同芯片的电子讯号；接着再透过硅穿孔（TSV）来连结下方的金属凸块（Solder Bump），再经由导线载板连结外部金属球，实现芯片、芯片与封装基板之间更紧密的互连。

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书面翻译：

CoWoS封装是指一种2.5D和3D的高级封装技术，具体来说是Chip on Wafer on Substrate（芯片在晶圆上的封装）。这项技术允许将逻辑芯片和高带宽内存（HBM）等组件先连接到中介板上，再通过中介板上的微小金属线整合不同芯片的电子信号，并利用砂穿孔（TSV）技术连接下方的基板，最终通过金属球与外部电路连接。以下是CoWoS封装技术的详细解释和延伸：

CoWoS封装技术的详细解释
1. CoWoS封装的构成
中介层（Interposer）：介于逻辑芯片和基板之间，用于扩展连接面，实现芯片间的高效互连。

硅通孔（TSV）：垂直穿透中介层的导电通孔，缩短信号传输路径，提高性能。

再分布层（RDL）：用于重新规划连线路径，提高触点密度和电气性能。

底部填充（Underfill）：填充在芯片与基板之间的空隙，提供机械支撑和热管理。

热界面材料（TIM）：用于降低从芯片到封装和散热器的总热阻，确保散热效果。

2. CoWoS封装的工艺流程
芯片与中介层连接：使用微凸块（uBump）将芯片与中介层连接，并进行底部填充保护。

中介层与基板连接：将中介层与基板通过砂穿孔技术连接。

芯片倒装安装：将中介层上的芯片倒装安装到基板上。

减薄中介层：对中介层进行化学机械抛光（CMP）减薄，减少热阻并优化信号传输。

再分布层添加：在中介层上添加RDL，实现更复杂的布线。

封装保护：添加保护结构和热界面材料，确保封装的完整性和散热性能。

3. CoWoS封装的优势
高密度集成：允许在单一封装中集成多个芯片，提高系统集成度。

缩短互连长度：利用TSV技术实现垂直互连，减少信号延迟和功耗。

增强信号完整性：缩短的互连路径减少信号衰减和干扰，提高可靠性。

降低功耗：优化电源分布网络，降低整体功耗。

提高带宽和吞吐量：支持高带宽内存（HBM）的集成，适合数据密集型应用。

减小封装尺寸：3D堆叠技术在较小封装尺寸内实现更多功能。

提升热管理效率：有效分布和散热，维持稳定温度。

支持异构集成：可以集成不同工艺节点的芯片，优化成本和性能。

延伸拓展
1. CoWoS封装的应用领域
高性能计算（HPC）：适用于数据中心、人工智能、图形处理等需要高性能和大带宽的应用。

AI和图形处理：支持大量数据处理和高速运算需求。

5G和物联网：适用于高速通信和边缘计算场景。

车用电子：满足汽车电子对高性能、低功耗和高可靠性的要求。

2. CoWoS封装的技术发展
CoWoS-S：提供同类最佳的性能和最高的集成密度，适用于高性能计算应用。

CoWoS-R：利用InFO技术的RDL内插器，适用于HBM和SoC的异构集成。

CoWoS-L：结合CoWoS-S和InFO技术，提供灵活的集成方案，适用于小芯片间的互连。

3. 商业角度解读
市场需求驱动：随着人工智能、5G、物联网等领域的快速发展，对高性能芯片的需求持续增长，推动先进封装技术的创新和应用。

成本与性能平衡：CoWoS封装技术在提供高性能的同时，也需考虑成本控制，以满足市场需求。

技术领先与合作：台积电在CoWoS封装技术上的投资和扩展，不仅展示了其技术领先优势，也体现了与全球客户的紧密合作，共同推动行业进步。

通过上述解释，可以全面理解CoWoS封装技术的含义、工艺流程、优势及其在商业和科技领域的应用前景。