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CoPoS 面板级封装

以 510×515mm 方形玻璃面板替代 300mm 硅转接板,面积利用率从约 70% 提升至 95%+,单位产出约为 12 英寸方案的 4.5 倍。

方案介绍

CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate,面板上芯片)代表了先进封装的一次范式转移:把圆形的 300mm 硅转接板换成 510×515mm 的方形玻璃面板,从而在一次承载中集成更多芯片。面积利用率从晶圆上的约 70% 提升到面板的 95%+,单位产出可提升到 12 英寸方案的约 4.5 倍,单位成本有望下降 20%–30%。

对 AI 芯片而言,面板级路线是突破光罩尺寸限制、集成更多 HBM 堆叠的关键路径。当加速器的裸片面积与内存带宽持续攀升,晶圆级封装已难以容纳下一代超大转接板,CoPoS 正好补上这一环。

  • 面板级放大:510×515mm 玻璃面板替代 300mm 晶圆,方形格式消除圆片边缘损耗,走向真正的高量产经济性。
  • 玻璃核心基板:CTE 3–8 ppm/K 可调、介电损耗 < 0.005 @ 10GHz、表面原子级平整,适合高速高密互连。
  • TGV 金属化:20–50μm 孔径、深宽比最高 6:1 的玻璃通孔,铜填充后提供低阻、可靠的垂直互连。
  • 多层 RDL:线宽 / 线距低至 0.4 / 0.4μm 的细线铜大马士革布线,支持 GPU、HBM 与 I/O 芯粒的面板内互连。

配套衬底与工艺可从玻璃面板产品页、TGV 玻璃基板方案与RDL / 凸块服务获取;想了解它在封装谱系中的位置,见CoWoS / 2.5D 页与先进封装总览。

用于面板级封装的方形玻璃面板

方形玻璃面板:把晶圆级封装推向更大的承载面积

应用场景

CoPoS 主要面向以下需要超大转接板与高互连密度的场景。

AI / ML 加速器

承载更大的逻辑裸片与更多 HBM 堆叠,突破晶圆级封装的尺寸上限。

HPC 高性能计算

多芯粒异构集成,在面板内完成高密度 die-to-die 布线。

超大 2.5D 封装

集成多个 HBM 与大尺寸逻辑,逼近甚至超过 9 倍光罩面积。

下一代网络芯片

高速交换与网络处理芯片,依赖低损耗、高密度的互连载体。

面板级封装(PLP)

方形面板摊薄单位成本,是面板级封装走向量产的核心载体。

高频高速互连

玻璃低介电损耗特性,服务高速 SerDes 与高频链路场景。

能力介绍

围绕面板级玻璃基板的衬底供应与配套工艺能力。

玻璃衬底供应

提供面板级玻璃衬底,材质含 Borofloat 33、熔融石英 / 石英与单晶石英,可按需定制到 510×515mm 的面板尺寸。

TGV 金属化支持

围绕玻璃通孔的成孔与金属化,提供阻挡层 / 种子层沉积与铜电镀配套,使面板获得可靠的垂直互连。

  • RDL 种子层素材:为 RDL 种子层沉积提供厚度可控、表面粗糙度 < 0.5nm RMS 的硅片,利于铜层附着。
  • 面板级工艺:CMP 抛光、薄膜沉积与光刻等工序适配面板格式,承接大尺寸基板加工。
  • 工艺衔接:TGV、RDL、凸块与晶圆键合可成链配套,玻璃与硅转接板方案可并行验证。
  • 联合开发:面板级以项目制承接,适合先做结构验证与工艺评估,再逐步放大。
先进封装中的面板级玻璃基板与互连结构

玻璃面板 + TGV + 多层 RDL:构成 CoPoS 的互连底座

为什么用玻璃而不是硅

玻璃与有机基板、硅转接板相比处于中间位置:平整度优于有机基板,成本潜力优于硅;介电常数约为硅的一半,高速链路损耗更低;CTE 可在 3–8 ppm/K 区间调配以匹配芯片与 PCB;同时能做成大尺寸方形面板,走面板级封装摊薄成本。对超大面积、高密度又对成本敏感的 AI 封装而言,这些正是关键诉求。

参数规格

面板与玻璃基板、TGV 与 RDL 的典型规格,一屏看全。

面板与玻璃基板规格

参数项典型规格说明
面板尺寸510 × 515mm(方形)替代 300mm 圆形硅转接板
面积利用率约 70%(晶圆)→ 95%+(面板)方形格式减少边缘损耗
单位产出约 4.5 ×(相对 12 英寸)单次承载集成更多芯片
单位成本参考下降 20%–30%面板级摊薄,随良率与规模变化
玻璃 CTE3–8 ppm/K,可调配匹配芯片与 PCB
介电损耗< 0.005 @ 10GHz(tanδ)适合高速链路
可选玻璃Borofloat 33 / 熔融石英 / 单晶石英按 CTE、透光与成本选型

TGV 与 RDL 规格

参数项典型规格说明
TGV 孔径20–50μm铜填充后提供垂直互连
TGV 深宽比最高 6:1随玻璃厚度与成孔工艺
TGV 金属化阻挡 / 种子层 + 铜电镀低阻、高可靠
RDL 线宽 / 线距低至 0.4 / 0.4μm细线铜大马士革布线
RDL 层数多层支持 die-to-die / HBM / I/O 布线

设备与工艺装备

支撑 CoPoS 面板级加工与验证的装备类别与通用配置。

设备类别典型配置用途
面板级光刻大尺寸曝光 / 步进细线 RDL 图形化
TGV 成孔激光诱导 / 成孔工位玻璃通孔加工
薄膜沉积PVD / PECVD / ALD阻挡层、种子层与绝缘层
铜电镀与 CMP面板级电镀 + 平坦化孔内填充与 RDL 平坦化
键合与载板临时键合 / 载板支撑薄玻璃与面板搬运
量测与检测白光干涉、SEM、X-ray孔径、线宽与缺陷检验

实际案例

以下案例均已匿名化,仅呈现可公开验证的方案与结果。

AI 封装团队 · 面板级可行性验证

突破晶圆级尺寸上限的路线评估

客户规划的超大封装逼近光罩面积上限,需要评估面板级玻璃路线的可行性与产出收益。

结果:提供面板级玻璃衬底与 TGV / RDL 工艺评估,完成结构验证并给出产出与成本对比测算。

封装厂 · 玻璃基板选型

按 CTE 与损耗选取玻璃材质

客户需要在 Borofloat 33、熔融石英与单晶石英之间选型,兼顾热匹配、损耗与成本。

结果:按 CTE 匹配与高频损耗对比给出选型建议,并交付对应材质的面板级衬底样品。

科研机构 · 面板级 RDL 打样

细线 RDL 的面板级验证

研究组需要在面板格式上验证细线重布线的工艺窗口。

结果:完成面向 0.4 / 0.4μm 线宽的 RDL 打样与形貌、线宽量测,输出工艺窗口参考。

常见问题

CoPoS 和 CoWoS 是什么关系?
两者都属于 2.5D 先进封装的范畴,差别在承载载体:CoWoS 以 300mm 硅(或其他)转接板为核心,CoPoS 则把载体换成 510×515mm 的方形玻璃面板,走面板级路线以放大尺寸、摊薄成本。玻璃与硅两种载体我们都能提供配套,可用相同 RDL / 凸块工艺做并行验证。对比见CoWoS / 2.5D 页。
为什么用玻璃而不是硅做转接板?
玻璃的介电常数约为硅的一半,高速链路损耗更低(tanδ < 0.005 @ 10GHz);CTE 可在 3–8 ppm/K 区间调配以匹配芯片与 PCB;表面可做到接近原子级平整,利于细线 RDL;并且能制成大尺寸方形面板,单次承载更多芯片。硅转接板在高密度成熟量产上仍有优势,两者更适合按场景选择。
面板级现在能量产吗?
行业整体处于从晶圆级验证向面板级放大过渡的阶段。对国内客户,更现实的路径是"晶圆级打样验证 → 中尺寸面板中试 → 大面板量产"逐级放大。我们以晶圆级为常备能力,面板级以项目制联合开发方式承接,适合先做结构与工艺验证。
你们能提供 CoPoS 的哪些环节?
覆盖玻璃衬底供应、TGV 成孔与金属化、RDL 种子层素材与面板级工艺(CMP、薄膜沉积、光刻)等环节,并可衔接凸块与键合。面板级加工以联合开发为主,具体分工可按项目商定。
TGV 参数可以定制吗?最小起订和打样周期是多少?
TGV 孔径、深宽比与孔位可依图纸定制,典型孔径 20–50μm、深宽比最高 6:1。晶圆级打样 1 片起订,周期一般 2–4 周(含金属化);面板级按项目评估。含税人民币报价,工程师 24h 内响应。
薄玻璃面板加工中容易碎吗?
薄玻璃在搬运与加工中确实易碎。常规做法是临时键合到载板上完成打孔后段与金属化,出货前解键合或随载板交付,具体按客户后续工序选择。载板可循环使用,详见晶圆键合服务。
面板级路线相比晶圆级到底能省多少?
主要体现在面积利用率与单位产出:晶圆约 70% 利用率,方形面板可达 95%+;单位产出约为 12 英寸方案的 4.5 倍,单位成本参考下降 20%–30%。实际收益随良率与规模变化,可结合您的产品结构做测算。
Borofloat 33、熔融石英、单晶石英该怎么选?
三者按 CTE、透光与成本取舍。Borofloat 33 与芯片、PCB 的热匹配较好、成本相对适中;熔融石英与单晶石英纯度高、光学性能好,但成本更高。把热匹配、损耗与透光需求告诉我们,工程师会给出选型建议并交付对应材质样品。
CoPoS 能集成多大的芯片?
它正是为突破晶圆级尺寸上限而生。方形玻璃面板可承载更大的逻辑裸片与更多 HBM 堆叠,多芯粒异构集成时可逼近甚至超过 9 倍光罩面积,并配合面板内 0.4/0.4μm 细线 RDL 完成 die-to-die 布线。
RDL 种子层为什么推荐用硅片?
面板级 RDL 需要厚度可控、表面粗糙度 <0.5nm RMS 的种子层素材,才能保证铜层附着与细线成形质量。我们提供的 RDL 种子层用硅片正是按这一指标供货,配合面板级 CMP、薄膜沉积与光刻工序使用。

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