CoWoS / 2.5D Chiplet 封装配套
转接板选型(硅 / 玻璃 / 有机)一次讲清,RDL 与凸块工艺配套,衬底 + 工艺一站式交付,从样品批到量产框架。
方案介绍
当单颗芯片面积逼近光罩极限、先进制程成本高企时,产业界选择"化整为零":把大芯片拆成若干 Chiplet(芯粒)——计算、缓存、I/O、HBM 存储各自用最适合的制程制造,再通过封装重新拼成一个系统。2.5D 封装是这条路线的第一代主流形态:所有芯粒并排贴在一块转接板(Interposer)上,芯粒之间的互连线不经过传统封装基板,而是走在转接板内部的高密度布线上,距离更短、线宽更细、带宽更高。
CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是 2.5D 路线的标志性工艺,其结构分三层:
- 芯粒层(Chip):GPU 计算芯粒与 HBM 堆叠,通过微凸块(μBump)倒装在转接板上,互连间距已推进到 40μm 乃至更细;
- 转接板层(Wafer / Interposer):核心是硅转接板——在一片晶圆上通过 TSV(硅通孔)做垂直互连、通过 RDL 做水平重布线,线宽/线距可达亚微米级,是实现芯粒间高带宽的关键;
- 基板层(Substrate):转接板再通过 C4 凸块落到有机封装基板上,最后焊到主板。
瓶颈也随之清晰:光罩拼接次数限制转接板尺寸、硅转接板成本高、HBM 数量受封装面积约束。这正是玻璃转接板、面板级封装等新路线被加速验证的原因——转接板衬底的选型,已经成为 2.5D 方案设计的第一个决策点。研发阶段建议硅、玻璃并行验证,选型法则见下方参数规格:带宽与密度优先选硅,尺寸与成本敏感看玻璃。玻璃转接板的详细能力见 TGV 玻璃基板专页与 玻璃衬底产品页。
2.5D 组装流程与 die-to-die 接口标准
转接板做好之后,2.5D 封装还要完成芯片贴装(chip-on-wafer)、底填(underfill)、塑封(overmold)、C4 凸块形成与切割等组装步骤。晶圆级的 RDL、TSV 与凸块工艺由我们承接,芯片贴装与后续测试交由您指定的封装厂完成。芯粒间的 die-to-die 接口正在向标准化演进,UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)2.0 定义了标准封装与先进封装两档物理层:
- UCIe 2.0 先进封装档:凸块间距 25–55μm,支持每 lane 最高 40 Gbps 的传输速率。
- UCIe 2.0 标准封装档:凸块间距 100–130μm,适合成本敏感的芯粒组合。
- 与工艺的衔接:先进封装档的 25–55μm 间距落在我们的微凸块能力区间内,可与 RDL 版图一并设计、一次流片验证。
CoWoS / 2.5D:在转接板上把计算芯粒与 HBM 高密度互连
应用场景
2.5D / Chiplet 的转接板与工艺配套,服务于以下六类场景。
旗舰 AI 加速卡
多颗计算芯粒与 HBM 堆叠并排贴装在硅转接板上,提供训练与推理所需的高带宽互连。
HBM 集成
转接板承载 HBM 堆叠与逻辑芯粒,C4 凸块落到封装基板,构成完整 2.5D 封装。
网络交换 ASIC
高密度 2.5D 封装连接交换芯粒、SerDes 与光引擎,服务下一代高速交换芯片。
消费级 Chiplet
以有机 / RDL 基板为主的异构集成,面向中低带宽、成本敏感的芯粒组合。
汽车与工业计算
域控制器与 ADAS 芯片采用 2.5D 封装,兼顾宽温区与长寿命可靠性要求。
科研与原型
小批量转接板打样与多步工艺串线,支持新型芯粒互连结构的快速验证。
能力介绍
转接板选定后,决定互连性能的是两套配套工艺;我们把衬底与工艺串成一条可交付的链路。
RDL、微凸块与 TSV 共同决定 2.5D 的互连密度与带宽
RDL 重布线层
在转接板表面用光刻 + 电镀做出多层细线路,把芯粒的微凸块扇出、互连。线宽/层数直接决定可布通的信号数量,介质层多用 PI 或 BCB。我们的 RDL 能力详见 RDL 工艺页。
- 微凸块 / UBM:芯粒与转接板之间的物理接口。UBM(凸点下金属化)提供可靠的粘附与阻挡层,凸块材料从 SnAg 焊料到铜柱 + 焊帽演进,间距从 130μm 级走向 40μm 以下。详见 凸块 / UBM 工艺页。
- TSV 垂直互连:硅转接板内部,TSV 负责把信号从正面 RDL 引到背面。打孔、绝缘、种子层、电镀填充、CMP 五个环节环环相扣,详见 TSV 工艺页。
- 减薄与临时键合:转接板减薄、临时键合 / 解键合,配合背面工艺,详见 减薄 / Taiko 页。
当凸块间距继续微缩到 10μm 以下,微凸块方案会逼近物理极限,产业转向 混合键合——那是对衬底表面质量要求更苛刻的下一代互连。
需求对接
提供封装结构设想与互连密度目标,工程师反推转接板选型与工艺路线。
样品验证
小批量衬底 + 关键工艺样品批,随片检测数据,快速迭代。
小批试产
固定工艺窗口,批次一致性管控,与您的封装厂完成进料对接。
量产框架
年度框架协议锁定产能与阶梯价格,滚动交付。
参数规格
转接板衬底对比、可供应清单与关键工艺参数,一屏看全。
Interposer 转接板衬底选型:硅 vs 玻璃 vs 有机
| 维度 | 硅转接板(Si Interposer) | 玻璃转接板(Glass / TGV) | 有机转接板(Organic / RDL 基板) |
|---|---|---|---|
| 布线密度 | 最高:线宽/线距可达 0.4–1μm,多层 RDL | 高:1–2μm 级(取决于工艺),持续提升 | 较低:2–5μm 级(扇出型基板更高) |
| 信号损耗 | 中:硅有介电损耗,高频需高阻硅衬底 | 低:玻璃绝缘性好、介电常数可调,适合高频 | 较高:有机材料损耗角正切偏大 |
| 垂直互连 | TSV,技术成熟,深宽比 10:1 以上 | TGV,孔壁绝缘免沉积,热膨胀可调 | 机械/激光钻孔,孔径较大 |
| 可做尺寸 | 受光罩拼接限制,主流 ≤ 3.3x reticle | 大尺寸优势明显,可向面板级演进 | 大尺寸成熟,但翘曲控制难 |
| 热匹配(CTE) | 与芯粒完美匹配(同为硅) | 可调配方接近硅,匹配良好 | 与硅差异大,热应力风险高 |
| 成本 | 高:晶圆 + TSV + 多层 RDL 全流程 | 中:材料成本低,金属化良率是变量 | 低:供应链成熟 |
| 适用场景 | 旗舰 AI 加速卡、HBM 数量多的高端方案 | 下一代大尺寸封装、高频/光电共封装 | 中低带宽 Chiplet、消费级异构集成 |
我们能供应什么:衬底 + 工艺清单
| 类别 | 项目 | 说明 | 对应页面 |
|---|---|---|---|
| 衬底供应 | 硅转接板用晶圆 | 8 / 12 英寸 Prime 级,可提供高阻硅(>1000 Ω·cm)降低高频损耗,TTV 与颗粒随片检测 | 硅晶圆衬底 |
| TGV 玻璃转接板衬底 | 玻璃通孔打孔基板,孔径 / 深宽比按图定制,CTE 可调配方 | 玻璃衬底 / TGV | |
| 工艺验证用片 | Test / Dummy 片用于 RDL、凸块工艺调试与设备验证 | 测试片 / Dummy | |
| 工艺代工 | TSV 工艺 | 打孔 / 绝缘 / 种子层 / 电镀填充 / CMP 全流程,深宽比 10:1 以上 | TSV 工艺 |
| RDL 重布线 | 多层 RDL,PI / BCB 介质,按版图加工并随片提供线宽检测数据 | RDL 工艺 | |
| 凸块 / UBM | SnAg / 铜柱凸块,UBM 多层金属化,pitch 能力按方案评估 | 凸块 / UBM | |
| 减薄与临时键合 | 转接板减薄、临时键合 / 解键合,配合背面工艺 | 减薄 / Taiko |
以上衬底与工艺可任意组合:只买衬底、只做工艺、或"衬底 + 全流程"交钥匙。每一步随片提供检测数据与 CoC,便于您向封装厂与终端客户传递质量证据。
2.5D / Chiplet 关键工艺参数速览
| 结构环节 | 典型参数 | 说明 |
|---|---|---|
| 转接板(Interposer) | 300mm 硅,厚度约 100μm | 可做到约 3× 光罩尺寸级的大转接板 |
| TSV 垂直互连 | 孔径 10μm,深 100μm,深宽比 10:1 | via-middle 工艺,FEOL 之后、BEOL 之前集成 |
| RDL 水平布线 | Cu 大马士革,2–5 层,L/S 0.4/0.4μm | 逐层 CMP 平坦化保证叠加精度 |
| μ-bump(芯片侧) | 间距 40–55μm | 连接芯粒与转接板正面 |
| C4 bump(基板侧) | 间距 130–150μm | 连接转接板背面与封装基板 |
| UBM 体系 | Ti/Cu、Ti/Ni/Au、ENIG 等 | 提供润湿、扩散阻挡与粘附 |
设备与工艺装备
支撑 2.5D 转接板与晶圆级工艺的装备类别与通用配置。
| 设备类别 | 典型配置 | 用途 |
|---|---|---|
| 晶圆级光刻 / 涂显 | 8 / 12 英寸,步进式曝光,亚微米套刻精度 | RDL 细线路与 TSV 图形化 |
| 深硅刻蚀(DRIE) | 高深宽比硅刻蚀,深宽比 10:1 级 | 硅转接板 TSV 成孔 |
| 铜电镀与 CMP | 孔内填充电镀槽 + 双面研磨抛光 | TSV 填充、RDL 铜增厚、平坦化 |
| 薄膜沉积 | PVD / PECVD / ALD 组合 | 绝缘层、阻挡与种子层 |
| 凸块电镀与回流 | 微凸块 / C4 电镀线,回流炉 | μ-bump、C4 凸块成形 |
| 减薄与键合 | 精密背磨 + 临时键合 / 解键合 | 转接板减薄与背面工艺 |
实际案例
以下案例均已匿名化处理,仅呈现可公开验证的工艺指标与结果。
硅与玻璃转接板方案并行验证
客户在旗舰方案中对硅转接板与玻璃转接板两条路线犹豫,希望用同一套 RDL / 微凸块版图与同一组测试结构做横向对比。
结果:两类衬底并行打样、按期交付,据实测密度与损耗数据锁定路线,缩短了选型决策周期。
约 3× 光罩尺寸转接板的工艺打通
客户目标是把多颗逻辑芯粒与多组 HBM 集成到约 3× 光罩尺寸的大转接板上,需要 TSV 与多层 RDL 一次流片验证。
结果:TSV 深宽比稳定在 10:1 以上,多层 RDL 叠加精度满足要求,随片提供线宽与孔填充检测数据。
UCIe 先进封装档的凸块与 RDL 配套
客户采用 UCIe 2.0 先进封装档,要求凸块间距落在 25–55μm、每 lane 最高 40 Gbps,需评估 RDL 层数与介质体系。
结果:微凸块能力覆盖目标间距,RDL 版图一次流片验证通过,工艺窗口随研发数据直接继承到小批试产。
常见问题
2.5D 和 3D 封装有什么区别?
研发阶段想对比硅转接板和玻璃转接板,你们能支持吗?
你们交付的是完整 CoWoS 封装成品吗?
硅转接板的最小线宽和 TSV 深宽比能做到多少?
小批量研发订单的交期和价格怎么算?
我们的芯粒走 UCIe 接口,衬底和工艺要怎么配合?
硅、玻璃、有机三种转接板到底怎么选?
高阻硅衬底是干什么用的?
从需求对接到量产框架,你们怎么配合?
转接板能做多大,受什么限制?
把您的 Chiplet 结构与互连密度目标发来,获取转接板选型与工艺报价
衬底 + TSV + RDL + 凸块一站式 · 工程师 24h 响应
