要深入理解 CoWoS 技术,首先需从 2.5D 封装的基础概念入手。2.5D 封装的核心逻辑,是将处理器、记忆体等各类芯片并列排布在硅中介板(Silicon Interposer)上,通过微凸块(Micro Bump)实现芯片与硅中介板的初始连接,使中介板内部的金属线能够高效传导不同芯片的电子讯号;随后借助硅穿孔(TSV)技术衔接下方的金属凸块(Solder Bump),再通过导线载板与外部金属球相连,最终达成芯片之间、芯片与封装基板之间高密度的紧密互连。
在 2.5D 封装的关键组件中,再分布层(RDL, Redistribution Layer)发挥着重要作用。它以晶圆为基础载体,能高效实现触点的再分布 —— 通过重新规划连线路径,将触点引导至目标区域,同时显著提升触点密度。其制作过程是在原有晶圆上新增一层或多层结构:先淀积电介质层用于电气隔离,接着暴露原本的芯片触点,最后淀积新的金属层完成重新布局与布线。在此过程中,UBM(凸块下金属化层)会被用于支撑焊锡球或其他材质的接触球,保障连接稳定性。
硅中介层(Interposer)同样是核心组件,作为焊锡球与晶粒之间的导电层,它的核心功能是扩大连接面并实现连接路径的改向,这一点与再分布层作用存在相似性。但硅中介层的核心价值在于提供高密度互连网络,其表面的微米级金属线与硅穿孔(TSV)技术相结合,为芯片间的高速数据传输提供了关键支撑,也是 CoWoS 技术得以实现的核心基础。
此外,热界面材料(TIM, Thermal Interface Material)是高级封装中不可或缺的部分。由于先进封装常包含薄膜结构,芯片工作时产生的热量需要高效传导,TIM 材料的作用便是降低从有源芯片(die)到周围环境的总热阻。对于高功率器件,通常会采用双层 TIM 结构:一层位于芯片与封装盖之间,另一层则介于封装与散热器之间,确保散热效率满足器件运行需求。
CoWoS 技术本质上是基于 2.5D 封装发展而来的整合生产技术,同时也可实现 3D 封装形态,其名称可拆解为 “CoW” 与 “WoS” 两个核心环节。“CoW(Chip-on-Wafer)” 即芯片堆叠工艺,指将芯片通过特定封装制程连接至硅晶圆;“WoS(Wafer-on-Substrate)” 则是将完成堆叠的晶圆与基板(Substrate)进行连接。两者结合,便形成了 CoWoS 完整工艺:先将逻辑芯片、HBM(高带宽记忆体)等器件连接至硅中介板,通过中介板内的微小金属线整合不同芯片的电子讯号,再借助硅穿孔(TSV)技术衔接下方基板,最终通过金属球与外部电路连通。这种结构不仅能大幅减少芯片占用空间,还能有效降低器件功耗与制造成本。
从封装技术分类来看,2.5D 与 3D 封装的核心差异在于芯片堆叠方式。2.5D 封装以水平堆叠为核心,通过将芯片排布在中间层之上或利用硅桥连接,主要适用于逻辑运算芯片与高带宽存储器的拼接场景;3D 封装则采用垂直堆叠芯片的方式,更聚焦于高性能逻辑芯片、SoC(系统级芯片)的制造需求,能进一步提升集成度。