同一個問題,兩個方向相反的答案。
AI 加速器已經不是「一顆晶片」,而是運算晶粒、I/O 晶粒、加上好幾疊 HBM(高頻寬記憶體,High Bandwidth Memory) 擠在同一個封裝裡。要把這些東西連起來,中間得有一層高密度的佈線。
台積電(2330)的 CoPoS 說:那就把這層佈線攤到一整片 310 × 310 mm 的方形面板上,愛做多大做多大。Intel($INTC)的 EMIB 說:不用,高密度佈線只有晶粒交界那一小條需要,那就只在那裡埋一小塊矽。
一個把畫布放大,一個把矽省下來。這篇把兩張剖面圖攤開來對照。
三句話講完這篇在幹嘛。
全域 vs 局部。CoPoS 是一張攤在面板上的大面積佈線,所有晶粒都坐在同一塊上面;EMIB 是埋在有機載板裡的一小塊矽橋,只接相鄰晶粒的交界。前者放大畫布,後者只在需要的地方放矽。
圓晶圓切方形東西,邊緣一定有邊角料,而且越大越浪費。以 5.5 個光罩的中介層估算,一片 12 吋晶圓只排得下 8 顆、面積利用率約 54%;同樣的東西放到 310 × 310 mm 面板上是 15 顆、約 74%。小尺寸時兩者其實差不多,差距是過了約 3.5 個光罩才拉開的。
EMIB 2017 年就量產,是驗證過的製程;CoPoS 台積電確認在開發中,但公開規格有限,供應鏈報導的量產時點落在 2028 下半年。近期要出貨,EMIB 風險低;要做超大系統,CoPoS 才有空間。
原文最精準的一句話是:兩者「處理同一個策略問題,但攻擊的是不同的物理限制」。先把這句話拆開。
共同的問題:把越來越大、越來越異質的小晶片(Chiplet)系統整合在一起。運算晶粒要跟 HBM 講話,講話的頻寬要夠大、距離要夠短、每瓦效率要夠好。一般載板的佈線密度做不到,所以中間必須插一層更細的東西。
分歧點:那一層「更細的東西」,要鋪滿整個封裝,還是只鋪在需要的地方?
把「鋪佈線」和「貼晶片」這兩道工,從圓形的矽晶圓搬到一大片方形面板上做。
它要解決的是「載體不夠大,而且圓的很浪費」。換成方形面板之後,封裝能做的尺寸就不再被晶圓的形狀綁住。
台積電已確認在開發中,但線路要多細、用什麼材料、良率與可靠度如何、什麼時候量產——這些公開的程度都還遠不如既有的 CoWoS。
在載板裡面埋一小塊矽做的「橋」,用很細的微凸塊,把相鄰兩顆晶粒的邊緣接起來。
它要解決的是「整塊矽中介層太貴,而且大部分都浪費掉了」。矽只放在真正需要高速對接的地方,其他訊號和電源就走一般載板。
Intel 表示這技術從 2017 年就在量產,是這兩條路裡唯一有長期量產履歷的。
兩張卡片的最後一行才是真正的分水嶺:一個是還在開發、規格未公開,一個是已經量產九年。後面所有的取捨都繞著這件事轉。
要理解為什麼有人想換成面板,得先知道現在的天花板卡在哪。這一段是上一篇 CoWoS 的直接延伸。
做晶片的曝光機一次只能照一塊固定大小的區域,這塊區域叫光罩場(Reticle Field),最先進的機台大約是 26 × 33 mm = 858 mm²。比這更大的東西,就得把好幾次曝光「接圖(Stitching)」拼起來。
所以業界講封裝大小時,習慣用「幾個光罩」當單位。這個數字這幾年一路往上爬——而每爬一級,圓晶圓就更吃不消一次。
面積換算為本文計算(光罩倍數 × 858 mm²)。3.3 / 3.5 兩列承接上一篇 CoWoS-S vs CoWoS-R:3.3 是台積電公布的建議線,不是物理硬牆——AMD MI300 就以 3.5 個光罩出貨。5.5 與 9.5 的產品對應與「4–7 顆」的數字來自供應鏈報導(TrendForce 引述工商時報),非台積電財測。
這是 CoPoS 存在的理由,而且是一個純幾何問題:方形的東西排在圓形的載體上,邊緣一定有浪費——而且東西越大,浪費越兇。
一片真實的 300 mm 晶圓。注意兩件事:中間是整齊的方形晶粒陣列,而圓形邊緣那一圈是被切掉的不完整晶粒——那就是邊角料。這片是矽光子晶圓(不是中介層晶圓),放在這裡是為了呈現「方形排在圓形上」這個幾何事實。
圖片來源:Wikimedia Commons,作者 Ehsanshahoseini,授權 CC BY-SA 4.0,未經修改。
本文估算:以 52 × 91 mm(≈ 5.5 個光罩)的矩形中介層、晶圓邊緣排除 3 mm、四角需完全落在可用半徑內為條件,程式窮舉最佳排布得到的結果。實際中介層為多次光罩接圖而成的矩形,長寬比會依產品而異,此處為模型假設。
這是純幾何的理想上限:只算「排得下幾顆」,不含製程排除區、切割道與良率。供應鏈報導 NVIDIA Rubin(5.5 個光罩)實際「一片晶圓 4–7 顆」,低於模型的 8 顆——差距就是這些現實因素,方向合理。
| 中介層尺寸 | 300 mm 圓晶圓 | 310 × 310 面板 | 510 × 515 面板 | 600 × 600 面板 |
|---|---|---|---|---|
| 2.0 個光罩 52 × 33 mm | 29 顆(70%) | 45 顆(80%) | 135 顆(88%) | 198 顆(94%) |
| 3.3 個光罩 52 × 54 mm | 16 顆(64%) | 25 顆(73%) | 81 顆(87%) | 121 顆(94%) |
| 3.5 個光罩 52 × 58 mm | 16 顆(68%) | 25 顆(78%) | 72 顆(83%) | 110 顆(92%) |
| 5.5 個光罩 52 × 91 mm | 8 顆(54%) | 15 顆(74%) | 45 顆(81%) | 66 顆(87%) |
| 9.5 個光罩 78 × 105 mm | 4 顆(46%) | 6 顆(51%) | 24 顆(75%) | 35 顆(80%) |
| 14 個光罩 104 × 116 mm | 2 顆(34%) | 4 顆(50%) | 16 顆(73%) | 25 顆(84%) |
全表為本文以同一模型估算(括號內為面積利用率)。這張表要看的是「圓 vs 方」的差距怎麼隨尺寸擴大:
· 2.0–3.5 個光罩:晶圓 64–70%、310 面板 73–80%,差距只有 9 個百分點左右——小尺寸時,換不換面板其實差不多。
· 5.5 個光罩:54% vs 74%,差距拉開到 20 個百分點。
· 9.5 個光罩:晶圓 46%、310 面板 51%(也不行了)、510 × 515 面板 75%。
這條「小尺寸差不多、過了約 3.5 個光罩之後差距才顯著拉開」的曲線,與 SemiEngineering 對面板級封裝的公開分析所描述的轉折點一致——那是本文模型之外的獨立來源。
紅字兩列還藏了第二件事:310 × 310 面板在 5.5 個光罩時很划算(74%),到 9.5 個光罩卻掉到 51%。所以面板路線圖不會停在 310——面板尺寸不是越大越潮,而是被封裝尺寸推著走的。
這是我讀這篇時最先卡住的問題:如果曝光機一次只能照 26 × 33 mm,那 310 mm 見方的面板到底怎麼做出來的?答案不是「突破了光罩限制」,而是換了一整類機台。
關鍵在於:封裝的佈線不需要晶片那麼細。做電晶體要奈米級解析度,做封裝重佈線只要微米級。解析度要求鬆開之後,光學設計就可以反過來把曝光場做得非常大。
所以「光罩限制」這道線,其實是綁在做晶片用的先進曝光機身上的。換到封裝用的面板曝光機,那條線的位置完全不同。
面板曝光機規格取自 USHIO 優志旺(日本・6925)UX 系列的公開資料:以 250 × 250 mm 曝光場、4 次曝光完成一片 510 × 515 mm 基板。倍數為本文換算;圖中 2 × 2 的分割為示意,實務上相鄰曝光場之間需要重疊與對位裕度,不是剛好切齊。
這張圖要說的是一個常被講反的觀念:面板級封裝並沒有「突破光罩極限」——那條線是綁在做晶片的先進曝光機身上的。換到封裝用的面板曝光機,曝光場大了約 73 倍,而代價(解析度從奈米級退到微米級)對封裝佈線來說根本不痛,因為它本來就只需要微米級。
Chip on Panel on Substrate——名字本身就是施工順序:晶片放到面板上,面板再放到載板上。跟 CoWoS 只差中間那個字,但那個字換掉的是整條產線的形狀。
重點在那一整條藍色的層:它橫跨所有晶粒,是一塊連續的大面積佈線。HBM 依實際結構畫成堆疊(多層 DRAM 疊在最底下的邏輯層上),不是一顆方塊。CoPoS 改變的不是這張剖面的長相——它跟 CoWoS 幾乎一樣——而是這一層是在圓晶圓上做,還是在方形面板上做。
Intel 的想法相反:那一整塊中介層,其實絕大部分面積只是在傳「不需要那麼密」的電源與一般訊號。真正需要高密度的,只有晶粒與晶粒交界的那一小條。Intel 把 EMIB 定位在兩種連線上:邏輯對邏輯,以及邏輯對 HBM。
看三件事。第一,那兩塊小小的矽橋是埋在綠色載板「裡面」的,不是墊在晶粒下面的一整層——這就是 embedded(嵌入式)的意思。第二,凸塊有兩種粗細:橋上方是細間距微凸塊(高密度訊號),其餘是較粗的 C4;電源與低密度訊號走黃色的一般載板佈線繞過去。矽只用在刀口上,省下的是整塊中介層的面積與成本。第三,右邊的 HBM 一樣畫成堆疊,和前一張 CoPoS 剖面一致——它本來就是多層 DRAM 疊在最底下的邏輯晶粒上,不是一顆方塊。
微凸塊間距 55 µm 出自 Intel 於 Hot Chips 2017 的揭露,同場並稱下一代可縮到 35 µm。
兩邊的「有沒有實照」本身就是一則資訊,值得寫下來:
EMIB:有,而且是拆解等級的。它 2017 年就量產,市面上有實際出貨的產品可以拆——例如 Intel Xeon CPU Max 9462(EMIB 搭配三星 HBM2e)、以及 Sapphire Rapids 的四顆運算晶粒配四疊 HBM。TechInsights 等機構已公開過這些封裝的掃描式電子顯微鏡(SEM)剖面影像,可以直接看到矽橋躺在載板凹槽裡、以及晶粒與橋之間的接點。這些影像有版權且多在付費牆後,本文不轉載,只指路。
CoPoS:沒有,而且現在不可能有。它還沒量產——試產指向 2027、量產指向 2028 下半年。沒有出貨的產品,就沒有東西可以拆、可以拍。你在網路上看到標成「CoPoS 封裝」的圖,幾乎都是示意圖或算圖。
所以本文兩張剖面圖都是 SVG 繪製的示意圖,並非實物影像;唯一的實照是前面那張 300 mm 晶圓,用來呈現「方形排在圓形上」的幾何事實。這個「一邊拆得到、一邊還拍不到」的落差,本身就是全文結論的縮影:一邊是九年量產履歷,一邊是還在開發中的平台。
原文說「主要的架構差異是全域整合 vs 局部整合」。剖面圖看不太出來,換成俯視圖就很清楚了。
讀法:四顆晶粒排成一列,上方每一條弧線=一條連線。晶粒的左右位置就是它們在封裝裡的相鄰關係,所以弧線跨得越遠,代表要連的兩顆離得越遠。
兩邊放的是同一組晶粒、問同一個問題:最左邊的 HBM 要跟隔了一顆的「運算 B」講話,怎麼走?
左邊 CoPoS 底下是一整塊連續佈線,所以可以有一條直接跨過運算 A 的粗弧線,一步到位。右邊的橋只長在相鄰兩顆的交界正下方(載板裡那三個藍色小方塊),跨越的弧線根本不存在——所以同一件事只能拆成 ①、② 兩段短弧,走兩跳。這就是原文說的「不相鄰晶粒可能需要額外的橋或封裝層級的跳接」。
注意左圖沒有畫 HBM 對 HBM 的線:記憶體堆疊各自服務運算晶粒,彼此不需要直連。「全域佈線」的自由度是指運算與記憶體之間可以任意配對,不是每顆都跟每顆相連。
原文用的詞是「岸線連結」(shoreline links)——很傳神:橋接發生在晶粒的邊緣(像兩塊陸地隔水相望的那道岸),不是晶粒正下方。所以能走多少頻寬,取決於晶粒邊緣有多長,這也是設計時要特別規劃「晶粒邊緣頻寬」的原因。
原文只用一句話帶過 EMIB-M 與 EMIB-T。但這兩個變體正好回答了「局部橋接怎麼撐住 AI 晶片的大電流」這個問題,值得畫開。
原文的說法是:「Intel 的 EMIB-M 納入金屬—絕緣體—金屬電容,而 EMIB-T 加入矽穿孔以強化供電並支援 HBM 導向的組態。」上圖把這句話畫開。Intel 另外把 EMIB 與 Foveros 3D 堆疊合稱 EMIB 3.5D——橫向橋接加上縱向堆疊,並描述其可支援超過光罩極限的晶粒尺寸;本文未取得該尺寸的具體數字,故不列。
把前面幾段收成一張表。
| 比較項目 | 台積電 CoPoS | Intel EMIB |
|---|---|---|
| 整合方式 | 全域:跨整片面板的大面積佈線 | 局部:相鄰晶粒間的點對點橋接 |
| 尺寸規模 | 面板級的封裝佔位面積,可超越晶圓與光罩衍生的尺寸限制 | 標準封裝佔位面積 |
| 連接性 | 多顆晶粒與記憶體堆疊間的廣泛連接 | 高密度連線只放在需要的地方;不相鄰晶粒需多搭橋或多跳一次 |
| 矽的用量 | 整面中介層/重佈線層 | 只有小塊矽橋,省去整塊中介層的面積與成本 |
| 電氣風險 | 長距離全域繞線的電阻、電容、延遲與訊號完整性 | 晶粒擺放、橋對位、逃逸繞線與晶粒邊緣頻寬規劃 |
| 製程風險 | 面板翹曲、微影均勻度、疊對精度、大面積細線良率。原文說得更直白:面板級封裝必須先做到與晶圓同級的疊對精度、潔淨度、缺陷控制與良率,才談得上全面競爭 | 已有量產驗證的組裝流程、可靠度經驗與成熟的設計方法學 |
| 散熱 | 可做到極大組裝體,總封裝功耗、機械應力與散熱複雜度同步上升 | 少了整塊矽中介層,可減少部分結構與繞線限制;高功率晶粒仍需先進散熱與供電設計 |
| 生態系 | 對已在用台積電 3DFabric 設計流程、製程節點與 HBM 組裝生態的客戶較有利 | 可整合 Intel 或外部晶圓廠的晶粒,並可與 Foveros 堆疊合成 3.5D 系統 |
| 成熟度 | 開發中。台積電已確認,但互連間距、材料、良率、可靠度與時程的公開程度都有限 | 自 2017 年起支援量產,是目前明確的優勢項 |
表格內容整理自原文論述。最後一列(成熟度)刻意標紅——原文的結論句就是繞著它寫的:「近期要出、需要成熟且彈性的局部互連,EMIB 風險較低;未來受晶圓格式面積與產能限制的超大型 AI 系統,CoPoS 可能提供更大的平台——前提是台積電能把面板級的規模,轉換成可接受的互連密度、翹曲控制、可靠度與成本。」
CoPoS 換的是「畫布」,EMIB 換的是「用料」。前者把整張紙放大,後者維持紙張大小、只在要寫細字的地方鋪好紙。
兩者解的其實是同一條供應鏈上的不同段落。面板級封裝解的是載體經濟性,橋接解的是矽的用量。長期來看,「在大面板上做局部橋接」在物理上並不衝突。
CoPoS 目前的公開資訊,多數來自供應鏈報導而非台積電財測。以下標明出處層級。
台積電 CoPoS 標準化在 310 × 310 mm。生態系同時在推 510 × 515 mm 與 600 × 600 mm 等規格。
面積換算:310 × 310 = 96,100 mm²,約當一片 300 mm 晶圓(70,686 mm²)的 1.36 倍;600 × 600 = 360,000 mm²,約 5.09 倍。常見的「面積 5 倍以上」說法對應的是 600 見方那一級,不是 310 這一級——兩者差很多,別混用。
台灣面板業者在成熟製程的扇出型面板級封裝(FOPLP)已有量產,封裝尺寸大到 620 × 750 mm,應用在電源管理晶片與射頻元件。
注意別把這個數字當成 CoPoS 的規格——它是既有大世代顯示器產線的格式。真正被折舊完的產線、大尺寸玻璃搬運與精密對位的經驗,才是這條路上台廠的切入點。
依公開報導可分成三類。下列為各家公開揭露的布局方向,非台積電供應鏈認證名單——CoPoS 尚未量產,任何「已打進供應鏈」的說法都應該存疑。
| 類別 | 公司 | 公開揭露的布局 |
|---|---|---|
| 面板廠 | 群創 (3481) | 以方形玻璃基板發展 FOPLP,並推進玻璃穿孔(TGV,Through-Glass Via)技術 |
| 面板廠 | 友達 (2409) | 同樣切入 FOPLP;兩家共同的優勢是大世代產線已折舊完畢,且有大尺寸玻璃搬運與精密對位的長期經驗 |
| 封測 | 力成 (6239) | 擴充 FOPLP 產能,並表態要成為全球首家為 AI 應用量產 FOPLP 的專業封測廠 |
| 設備 | 家登精密 (3680) | 面板級封裝的搬運載具(面板傳送盒) |
| 設備 | 弘塑 (3131) | 供應晶圓廠 FOPLP 濕製程關鍵設備 |
| 設備 | 盟立 (2464) | 面板級封裝自動化與搬運系統 |
值得注意的是玻璃這條線在中國推得更前面:藍思科技(中國・300433)與京東方(中國・000725)都在推玻璃基板。而台積電對玻璃核心載板的商業規模生產,公開時程指向 2030 年之後——比 CoPoS 本身晚得多,兩件事不要混為一談。
NVIDIA($NVDA)Rubin 級距是 5.5 個光罩,而 Rubin Ultra 規劃的是 9.5 個光罩,並已規劃改用面板載體。對照前面那張利用率表——9.5 個光罩在 310 × 310 面板上只有 51% 的利用率,比 5.5 個光罩時的 74% 還糟。
換句話說,310 × 310 這一級面板,恰好在最需要它的那個尺寸上就不夠用了。這也是為什麼 510 × 515 會被同時推進,而不是等 310 跑順了再說。
這是這篇最值得追蹤的一條線:EMIB 開始拿到 Intel 以外的客戶,而那正是它從「Intel 自家封裝」變成「一門代工生意」的轉折。
| 公司 | 走哪一邊 | 公開狀態 |
|---|---|---|
| NVIDIA ($NVDA) | 兩邊都有 | Rubin Ultra(9.5 個光罩)規劃改用面板載體,即 CoWoS → CoPoS;同時被報導正在評估 Intel EMIB 用於更後面的 Feynman 世代(四晶粒設計) |
| Google ($GOOGL) | EMIB | 據報導已承諾採購超過 300 萬顆 Intel EMIB-T 封裝、用於下一代 TPU,交付指向 2028 年 (媒體報導,非雙方正式公告) |
| 聯發科 (2454) | 兩邊都支援 | 2026 年 5 月底宣布其 ASIC 設計同時支援台積電 CoWoS 與 Intel EMIB |
| Marvell ($MRVL) | 評估 EMIB | 被報導將 EMIB 列為 ASIC 設計的封裝選項之一 |
| Amazon ($AMZN) | 洽談中 | 與 Intel 就先進封裝代工進行中的洽談之一 |
最值得玩味的是第一列。同一家公司在兩條路上都下注——近期的超大封裝走台積電的面板路線,更後面的世代則在評估 Intel 的橋接路線。這正好呼應本文的結論:這兩者不是「誰取代誰」,而是不同時間點、不同封裝尺寸下的不同解法。
上表多為媒體與供應鏈報導,除聯發科的公開宣布外,其餘皆非當事雙方的正式公告;金額、數量與時程都可能變動。另有 Apple、博通、高通等被點名為「潛在客戶」的說法,因缺乏具體承諾內容,本文不列。
這篇出現的每個縮寫,都在這裡。
原文與延伸閱讀
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