閱讀筆記 / READING NOTE 這是根據 SemiWiki 的技術短文〈The Difference Between TSMC CoWoS-S and CoWoS-R〉(Daniel Nenni,2026/07/31)整理的中文圖文版。原文只講「兩者差在哪」;本文補上光罩尺寸的換算、良率為什麼會撞牆、產品對照、TSMC 路線圖與台廠供應鏈——這些補充皆另行查證並在文末列出來源。全篇示意圖為 SVG 繪製。 ← Learn
TSMC 先進封裝 · 2.5D 中介層

CoWoS-S 與 CoWoS-R
差別只有一層

你以為的「一顆 AI 晶片」,其實是一整組零件擠在同一個封裝裡。

運算晶粒、小晶片、好幾疊 HBM(高頻寬記憶體,High Bandwidth Memory),全部要塞在一起。彼此距離越短,頻寬越高、每瓦效率越好——台積電(2330)用來做這件事的平台,就叫 CoWoS

CoWoS 底下有 -S、-R、-L 三個版本。名字只差一個字母,工程上卻是兩條完全不同的路:-S 用一整塊矽,-R 用一疊銅線與塑膠。

差別就發生在中間那一層——中介層(Interposer)。這篇把它剖開來看。

重點速覽

三句話講完這篇在幹嘛。

差在哪

中介層的材料。CoWoS-S 的 S 是 Silicon(矽),用一整塊矽晶圓刻出極細線路;CoWoS-R 的 R 是 RDL(重佈線層),改用高分子介電層加銅線一層層疊出來。

各自的極限

矽的線路最密、可以內建電容,但一整塊做太大就良率崩潰——台積電對 CoWoS-S 給的建議線是 約 3.3 個光罩、≈ 2,700 mm²(不是物理硬牆,AMD MI300 就做到 3.5)。RDL 密度輸給矽,但能做得更大、而且有彈性。

為什麼該注意

封裝尺寸已經是 AI 晶片的硬天花板。台積電的路線圖要從 3.3 個光罩一路推到 2029 年超過 14 個——那是矽中介層做不到的地方,也是整條先進封裝設備鏈接下來幾年的成長來源。

01

先搞懂 CoWoS 這三個字

CoWoS = Chip on Wafer on Substrate,直譯就是「晶片疊在晶圓上,晶圓再放到載板上」。名字本身就是一張施工圖。

CoWoS = Chip on Wafer on Substrate 晶片(Chip)疊在中介層(Wafer)上,中介層再放到載板(Substrate)上 HBM 堆疊 邏輯/運算晶粒 HBM 堆疊 中介層 Interposer 有機載板 Substrate 晶片層 Chip 中介層 Wafer 載板 Substrate 微凸塊 µbump C4 銲球 BGA 錫球(接到 PCB) ▲ CoWoS-S 與 CoWoS-R 的差別,全部發生在紅框這一層

先說這張圖的兩個「不精確」,免得被誤導:垂直方向大幅誇大。真實的中介層薄到只有約 100 µm,而上面的邏輯晶粒約 675 µm——中介層其實比晶粒薄得多,這裡畫厚只是為了能把裡面的結構畫給你看。剖面示意圖幾乎都會這樣做,但值得先講明。② HBM 不是一塊實心晶片,是好幾顆 DRAM 疊在一顆邏輯晶粒上(圖中的橫線就是那些疊層),每一疊自己內部也有矽穿孔。

為什麼要多墊一層中介層?因為晶片上的接點太細、太密,直接焊到載板上對不準也接不住。中介層像一塊「轉接板」:上面用晶圓等級的細線路承接晶片,下面再用比較粗的 C4 銲球接到載板。訊號在封裝內部跑,距離短、根數多,頻寬與能效才上得去。

上面那張示意圖,真實世界長這樣 NVIDIA Tesla P100(GP100)——台積電 CoWoS-S 封裝.近紅外線穿透攝影 HBM 堆疊 ×4 四個角落的方格陣列 中介層 Interposer 晶粒與 HBM 都坐在它上面 有機載板 Substrate 外圈那塊淺色方框 整顆封裝約 55 × 55 mm 約等於兩枚 50 元硬幣並排 邏輯晶粒 GPU die 中央印有 GP100-897-A1 PCB 主機板 封裝外圍的被動元件 照片:Fritzchens Fritz,CC0(公眾領域),來源 Wikimedia Commons.標註為本文加上

為什麼這張照片看得到封裝「裡面」?因為它是用近紅外線拍的。矽對可見光不透明,但對波長超過約 1,100 奈米的紅外線是半透明的——換句話說,紅外線可以穿過蓋在上面的矽,把底下的晶粒配置照出來。所以你看到的不是拆開的封裝,而是一次「透視」。

對照上面那張示意圖:中央最大的那塊是邏輯晶粒,左右各兩疊、表面帶規則方格紋路的是 HBM 堆疊,把它們全部框在裡面的那圈深色區域就是中介層,再外面那塊淺色方板是有機載板。P100 是台積電 CoWoS 早期最具代表性的產品之一,這就是 CoWoS-S 實際出貨的樣子。

為什麼用這張,而不是原廠產品照?因為 NVIDIA 官網與新聞中心的 P100 照片拍的是裝好蓋子的模組——蓋子一蓋,中介層就永遠看不到了,而中介層正是這篇的主角。這張紅外線穿透照是少數能同時把晶粒、HBM、中介層放進同一個畫面的影像,而且是 CC0 公眾領域,可以自由標註。原始檔案可自行查證:Wikimedia Commons 檔案頁

02

核心差異:那一層用什麼做

把中介層放大來看,兩種做法的內部長得完全不一樣。左邊是一整塊矽,右邊是一疊塑膠與銅。

CoWoS-S ─ 矽中介層 一整塊矽晶圓,用晶圓廠製程刻出線路 邏輯晶粒 HBM 堆疊 TSV 矽穿孔 深溝槽電容 iCAP 有機載板 線路可以做到極細——晶圓廠製程等級 矽穿孔(TSV)讓訊號與電源垂直穿過 可內建深溝槽電容(iCAP)穩定供電 建議線 ≈ 3.3 個光罩 ≈ 2,700 mm² │ 2012 年量產 CoWoS-R ─ RDL 中介層 高分子介電層+銅線,一層一層疊上去 邏輯晶粒 HBM 堆疊 有機載板 沒有矽、沒有 TSV——就是塑膠層與銅線 最小線距 4 µm(線寬/線距各約 2 µm) 比較有彈性,能吸收熱脹冷縮的應力 可以做得比 3.3 個光罩更大 │ 2023 年量產

結構順序(由上而下)是查證過的:晶粒用銅柱微凸塊接到中介層正面;中介層的金屬佈線層在最上面TSV 穿過矽本體把訊號帶到背面(業界慣例大約每顆 C4 銲球對應 2 個 TSV);接著整片被研磨薄化到約 100 µm,目的就是把 TSV 的底端露出來;最後在背面做 UBM 與 C4 銲球,接到有機載板。——那道「磨到 100 µm」的工序,正是第 08 節設備表裡研磨拋光機台的用武之地。

同樣提醒:兩張圖的垂直厚度都是誇大的,中介層實際比晶粒薄得多;HBM 畫成疊層才是它真正的樣子。

左圖的橫線代表矽中介層裡的金屬線路,直條是 TSV(矽穿孔)——在矽上鑽出上下貫通的導電孔,讓訊號與電源直接穿過中介層接到底下的載板。右圖沒有任何直穿結構,取而代之的是一層層的高分子介電層,銅線埋在層與層之間,靠短短的導通孔上下接力。兩張圖的差別,就是這篇文章的全部。

矽中介層的金屬層實拍:那些「極細線路」的密度長這樣 Tesla P100 中介層,逐層剝除至最上層金屬後的顯微照(5×) 1 2 3 1 四個角落紋路明顯不同的區塊——對應四疊 HBM 各自的落點 2 深色不規則區域——逐層剝除(delayering)留下的不均勻,不是中介層的結構 3 密到像織布的點陣——中介層最上層金屬(top metal)的線路與接點 照片:Fritzchens Fritz,CC0(公眾領域),Wikimedia Commons.標號為本文加上

這張照片到底拍的是什麼?拍攝者的原始說明寫得很清楚:這是 P100 的中介層,而且是把上面的層一層一層剝掉(delayering)之後,露出最上層金屬(top metal)再拍的。所以你看到的不是「晶粒拆掉後的中介層原貌」,而是刻意剝到金屬層的剖面——那些深色不規則區域是剝除過程造成的,不是結構本身。

左圖畫的「極細金屬線路」很抽象,這張照片很具體:整片密到像織布,每一個點都是一個要對準、要接上、而且不能失敗的接點。這就是為什麼把中介層做大這麼困難。

順帶一個很有用的數字:拍攝者量到這片中介層是 40.2 × 29.0 mm ≈ 1,166 mm²、厚度只有 約 100 µm(比一張影印紙還薄);上面那顆 GP100 晶粒厚 675 µm。1,166 mm² 換算下來約 1.4 個光罩——離 CoWoS-S 的 3.3 光罩建議線還很遠,這就是 2016 年那一代的尺寸水準。

一個誠實的缺口:公開領域找不到品質相當的 RDL 中介層實拍照,所以右邊的 CoWoS-R 只有示意圖、沒有對照的真實照片。看到別處拿矽中介層的照片充當 RDL 的,那是張冠李戴。

03

矽的優勢,也是矽的牆

矽中介層的線路密度沒有對手,代價是整塊都不能有瑕疵——只要有一個缺陷,整塊就報廢。封裝越做越大,這件事就越來越難。

先講「光罩」是什麼

晶圓廠的曝光機一次只能照出一塊固定大小的圖案,這塊面積就叫一個光罩尺寸(reticle size),業界標準是 26 × 33 mm,也就是 858 mm²

晶片要比這更大怎麼辦?用光罩拼接(reticle stitching)——照完一塊挪一格再照一塊,把圖案接起來。台積電的 CoWoS-S 就是這樣把中介層推到約 3.3 個光罩、≈ 2,700 mm²

所以之後看到「幾個光罩」,換算方式就是:光罩倍數 × 858 mm²

為什麼不能無限大

中介層本身要進晶圓廠、走微影製程。面積一大,三件事同時惡化:

① 良率——晶圓上的缺陷是隨機散布的。同一片晶圓,切成小塊時壞一顆只損失一顆;做成一整塊超大中介層,任何一個缺陷都可能報銷整塊。

② 曝光與製程限制——尺寸受限於微影機台與晶圓處理能力。

③ 機械應力——大而硬的矽板,熱脹冷縮時應力無處可去。

原文的說法是:當封裝要塞進更多運算晶粒與 HBM 堆疊時,「做出一整塊無缺陷的矽中介層,變得越來越困難」

一片實際的半導體光罩,架在展示座上,可見中央的圖案區與邊框標記

光罩本人

這就是一片真的光罩——一塊鍍了鉻的石英玻璃板,上面刻著要投影到晶圓上的圖案。曝光機讓光穿過它,把中央那塊圖案區縮小投影到晶圓表面,一次一格、一格一格照過去。

你在照片中央看到的方格陣列,就是一次曝光的內容。這裡有個容易搞混的地方:玻璃板上的圖案是放大版的,現代曝光機通常以 4 倍縮小投影,所以板子上的圖案區比實際照到晶圓上的面積大 4 倍。真正決定上限的是投影「之後」的面積——業界標準約 26 × 33 mm。

左側邊緣還有一行直排小字:MADE IN TAIWAN。

照片:Peellden,CC BY-SA 3.0,來源 Wikimedia Commons(原圖未經修改)

名詞釐清:photomask 是「光罩」,那 reticle 呢?

這兩個字在台灣業界口語上幾乎混用,都講「光罩」,但嚴格說它們指的不是同一件事:

光罩(Photomask/Mask)是統稱。最原始的用法特指圖案能一次覆蓋整片晶圓的那種——光罩直接貼著或靠近晶圓曝光,圖案是 1:1 的。

倍縮光罩(Reticle)則是只覆蓋晶圓的一小塊、而且圖案被放大 4~10 倍(現代曝光機一般是 4 倍)的那種。曝光時透過投影鏡頭縮小打到晶圓上,照完一格、步進一格、再照下一格——所以這類機台叫步進機(stepper)

先進製程用的全部是倍縮光罩。所以本文講的「一個光罩尺寸 26 × 33 mm」,精確講是倍縮光罩投影到晶圓上之後的曝光場面積,不是那片玻璃板本身的大小。台積電說 CoWoS-S 的「3.3 個光罩」,量的也是這個投影後的面積。

記法:光罩是類別,倍縮光罩是先進製程實際在用的那一種。中文兩者都叫「光罩」不算錯,但知道差在哪,看英文資料時才不會卡住。

「3.3 個光罩」到底是多大?(下圖等比例) 1 個光罩 26 mm 33 mm 858 mm² × 3.3 靠「光罩拼接」 照完一塊、挪一格、再照一塊 CoWoS-S 中介層建議線 1230.3 約 86 mm 寬(= 3.3 × 26 mm) ≈ 2,700 mm² 超過這條線 → 台積電建議改用 CoWoS-R 或 CoWoS-L

兩個方塊是等比例畫的——右邊的面積正好是左邊的 3.3 倍,虛線就是拼接的接縫。算式:3.3 × 858 mm² ≈ 2,831 mm²;台積電官方寫「約 3.3 個光罩尺寸,或約 2,700 mm²」,實際可用面積因拼接與邊緣條件略小於理論值。

拿一顆真的產品對一下尺度:前面那顆 Tesla P100(2016 年)的中介層量起來是 40.2 × 29.0 mm ≈ 1,166 mm²,也就是約 1.4 個光罩——連建議線的一半都不到。十年之間,這個數字從 1.4 一路被推到 2027 年規劃的 9.5,中間那條路就是下面第 07 節的路線圖。

04

柔性的紅利:RDL 順便解掉的另一個問題

CoWoS-R 原本是為了「做更大」而生的,但它還附帶一個工程上的好處。只是這個好處有另一面——而那一面,剛好可以用一顆真實產品的封裝選擇來看。

剛性矽中介層 晶片(矽) 矽中介層(硬) 有機載板 受熱時,有機載板膨脹得比矽多很多 兩邊拉扯的落差,全部由 C4 銲點承受 邊角紅圈處的應力最大 → 可靠度風險 柔性 RDL 中介層 晶片(矽) RDL 多層(有彈性) 有機載板 載板一樣會膨脹 但 RDL 層本身能變形,把落差吃掉一部分 C4 銲點承受的應力下降 → 接點更可靠

封裝裡的每種材料受熱膨脹的幅度都不一樣(工程上叫 CTE 錯配,Coefficient of Thermal Expansion mismatch)。矽膨脹得少、有機載板膨脹得多,晶片每次開機發熱、關機冷卻,這個落差就要有人吸收。剛性的矽中介層自己不變形,落差就全部集中到 C4 銲點上;RDL 是塑膠與銅疊出來的,本身可以微幅變形,等於在中間放了一層緩衝。台積電的研究說法是:多層 RDL 可以當作應力緩衝,在大型異質封裝中提供良好的接點可靠度。

一個真實案例:AMD MI300 的封裝換過路

AMD($AMD)的 MI300 原始設計是走 CoWoS-R——也就是用有機的 RDL 中介層。最後出貨的版本改成了 CoWoS-S,而且是一片 3.5 個光罩的矽中介層,面積接近 NVIDIA H100 的兩倍。這兩件事都是 SemiAnalysis 明確寫出來的。

至於為什麼換——沒有官方說法。SemiAnalysis 的原文用的是「perhaps」:推測是這麼大尺寸的有機中介層會有翹曲(warpage)與熱穩定性的疑慮。這是該文作者的推論,AMD 與台積電都沒有公開證實過換路的原因。這裡照實寫,是因為推測和事實不該混在一起講。

不過即使只看「原本要用 -R、最後用 -S」這個已確認的事實,這一節的兩面也已經講完了:RDL 的柔性在理論上有利於接點可靠度,但柔性同時也代表整體結構的剛性下降——大面積、重量級的封裝壓上去,變形量控制反而更難。「有彈性」不等於「一定比較穩」,要看整包結構怎麼配。

後續的 MI350/MI355X 也繼續留在 CoWoS-S,封裝腳位(footprint)與 MI300 相同。

等一下——3.5 個光罩?不是說上限 3.3 嗎?

對,這裡有個看起來矛盾的地方,值得講清楚,因為它會改變你怎麼讀「上限」這兩個字。

台積電官方文件寫的是:CoWoS-S 可支援到約 3.3 個光罩尺寸(約 2,700 mm²);超過這個尺寸,建議改用 CoWoS-R 或 CoWoS-L。

但 MI300 實際出貨的 CoWoS-S 中介層是 3.5 個光罩。所以 3.3 不是一道物理上跨不過去的牆,而是台積電對這個平台公開的規格與建議線——線內是成熟、良率可預期的區間;跨過去做得出來,但難度、成本與良率風險都要自己扛。MI300 就是一個跨過去做出來的例子(SemiAnalysis 稱它「破紀錄」,正說明這不是常態)。

這也解釋了為什麼台積電後來要推 CoWoS-L:與其讓客戶硬做超大矽中介層,不如給一條專門為大尺寸設計的路。看到「上限」時,先問一句:這是物理極限,還是廠商的建議線?兩者的投資意涵完全不同。

05

取捨對照

把 -S、-R 放在一起,順便補上第三個版本 -L,因為現在最大的 AI 晶片都走它。

項目CoWoS-SCoWoS-RCoWoS-L
中介層是什麼整塊矽高分子介電層+銅線(RDL)RDL 裡嵌入小塊矽橋(LSI)
字母代表Silicon 矽RDL 重佈線層LSI 局部矽互連
互連密度最高較低(最小線距 4 µm)需要密的地方才給矽橋
垂直穿孔有 TSV無(走 RDL 與矽橋)
內建電容可(深溝槽電容 iCAP)不具備同等能力視設計
機械特性剛性高、不易變形有彈性,可吸收熱應力介於兩者之間
尺寸擴充建議線 ≈ 3.3 光罩 ≈ 2,700 mm²
實測有 3.5 光罩出貨案例
可超過 3.3 光罩可超過 3.3 光罩(首代 3.5 光罩)
量產時間201220232024(3.5 光罩世代)
適合誰要最高晶片↔記憶體通訊密度要超大封裝、很多小晶片或記憶體堆疊要超大封裝、但關鍵路徑仍要高密度

台積電自己的建議很直接:當需要的中介層超過約 3.3 個光罩尺寸時,改用 CoWoS-R 或 CoWoS-L。所以 -S 並沒有被淘汰,它只是被畫了一條尺寸線——線內用 -S,線外往 -R/-L 走。

原文對 -R 的評語值得留意:它的銅線佈線仍能提供良好的訊號與電源完整性,同時避開「必須做出一整塊超大矽中介層」這件事。密度雖然讓步,但不是便宜行事;而且大面積製造相對單純,這件事本身就是優勢。

06

誰在用哪一種

規格表看久了會麻痺,直接對到你認得的晶片上。

晶片公司封裝依據
H100 / H200NVIDIA($NVDA)CoWoS-S撐起 2023–2024 整波 AI 需求的封裝。MI300 的矽中介層被形容為「接近 H100 的兩倍大」,即以 H100 的矽中介層為比較基準。
B100 / B200 / GB200NVIDIA($NVDA)CoWoS-LTechInsights 對 HGX B200 平台的拆解(2025/04)指出,GB100 是台積電 CoWoS-L 矽橋封裝的首度實裝;兩顆 4nm GPU 晶粒併封,面積接近 Hopper 的兩倍。
MI300XAMD($AMD)CoWoS-SSemiAnalysis 與 TechInsights 皆指為 CoWoS-S,中介層 3.5 個光罩;封裝 76.8 × 72.0 × 4.9 mm,並在 CoWoS 之上再用 SoIC 混合鍵合疊一層。原始設計是 CoWoS-R。
MI350 / MI355XAMD($AMD)CoWoS-SSemiAnalysis:AMD 在 AID 與 HBM 接合上「沿用已驗證的 CoWoS-S」,封裝腳位與 MI300 相同。

看得出一件事:當代最大的那顆 AI 晶片,走的是 -L 不是 -R。CoWoS-R 解決了「矽做不了那麼大」的問題,但 NVIDIA 需要的是「又大、關鍵路徑又要極密」——所以台積電給了第三個答案:把小塊矽橋埋進 RDL 裡,只在需要高密度的地方用矽。這也是為什麼理解 -S 與 -R 的取捨很重要:-L 就是這兩者的縫合。

另一件值得注意的事:這張表上沒有任何一顆走 CoWoS-R。CoWoS-R 自 2023 年量產至今,公開可查、明確指名採用它的旗艦 AI 加速器並不多——連原本要用它的 MI300 最後都換成了 -S。這不代表 -R 沒有用武之地,但在「最大最貴的那一顆」這個戰場上,勝出的是 -L。

本表只收錄有具名來源可查的機種。其他曾在媒體上以「傳出/規劃中」形式出現的變體(例如成本下修版本退回 -S 的說法)未列入——那類報導多為供應鏈風聲,未經拆解驗證。

07

路線圖:這條線還要往上推多久

封裝尺寸現在是 AI 晶片的硬天花板之一。台積電已經把未來幾年的階梯畫出來了。

中介層尺寸(以光罩倍數計,1 個光罩 = 858 mm²) 3.3× CoWoS-S 現行上限 3.5× CoWoS-L 2024 量產 5.5× CoWoS-L 良率 > 98% 9.5× 2027 12 顆 HBM 堆疊 14× 2028 20 顆運算小晶片 >14× 2029 24 顆 HBM5E

3.3× 是 CoWoS-S 的上限,之後每一階都由 CoWoS-L 接手。2027 年的 9.5 光罩世代,光是載板就要 120 × 150 mm——比一張名片還大一圈。再往上,台積電已經在推下一個平台 CoPoS(Chip on Panel on Substrate),把載體從晶圓換成方形面板,目標 2027 年中試產。

08

投資視角:這條路上誰在賣鏟子

中介層做得越大、層數越多,每一片要洗、要烤、要曝、要檢的次數就越多——設備需求不是跟著晶片數量走,是跟著製程步驟數走。

>98%
5.5 光罩世代的良率
大尺寸不再是實驗品
依台積電技術發表報導
~140K
片/月
2026 年底 CoWoS 產能
市場估計,非台積電財測
~170K
片/月
2027 年 CoWoS 產能
市場估計,非台積電財測
4 µm
CoWoS-R 最小線距
線寬/線距各約 2 µm

台廠先進封裝設備鏈

台積電擴 CoWoS 產能、並把部分製程委外,設備端同步受惠。以下為公開報導中被點名的名單與代號:

公司代號環節在做什麼
台積電2330平台CoWoS 平台本身(-S/-R/-L)。擴產主力放在 CoWoS-L;CoWoS-S 以挪移設備的方式去瓶頸。
弘塑3131濕製程晶圓清洗、光阻顯影等濕製程設備,CoWoS 早期階段的主力供應商之一。
辛耘3583濕製程・接合中段濕製程,加上暫時接合/解接合(bonding/debonding)設備——薄化中介層時要先黏到載板上、做完再拆下來。供應台積南科與亞利桑那的 CoWoS 產能。
萬潤6187後段封裝點膠、封膠、熱壓合機台;部分關鍵設備為台積獨家供應。點膠對應的正是前面講的底填與應力管理。
志聖2467熱製程台灣熱製程設備龍頭,CoWoS 需要的壓合、貼膜、撕膜、烘烤都在它的守備範圍。領軍 G2C+ 聯盟。
均豪5443研磨・檢測晶圓研磨拋光、表面檢測、自動搬運與晶圓再生。中介層要薄化到 100 µm 等級,研磨就是關鍵一步。
均華6640聯盟・BonderG2C+ 聯盟成員(與志聖、均豪、東捷交叉持股、技術分工),涵蓋壓合、貼膜、檢測、研磨拋光與 Bonder 設備。
致茂2360測試量測精密檢測儀器與自動化量測。兩大主軸是電力電子測試與半導體及光子學測試,含高功耗晶片的系統級測試(SLT)與先進封裝晶圓量測系統。
由田3455光學檢測自動光學檢測(AOI)設備廠,以機器視覺做高精度檢測,應用涵蓋 PCB/載板、半導體與先進封裝、面板。
牧德3563光學檢測光學檢測設備,專長在 PCB 鑽孔與成型量測、線路檢查,以及 HDI 與 IC 載板檢查。

分工只列到公開報導支持的程度。濕製程由弘塑、辛耘為主是報導明確點名的;G2C+ 聯盟的分工來自志聖相關報導。迅得(6438)也出現在部分設備鏈名單上,但本文查不到它在先進封裝的具體機台分工,所以不列進表內。各家的營收結構請以公司財報與法說會為準,本文不引用二手來源的占比數字。

讀這張表的方式:中介層越大、層數越多,洗、烤、貼、磨、檢的次數就越多——設備需求跟著製程步驟數走,不是跟著晶片顆數走。這也是為什麼「光罩倍數往上跳一階」對這排公司是實質訂單,而不只是新聞標題。

怎麼把這篇變成一個可以追蹤的問題

① -S 與 -L 的產能配比。報導指出台積電積極擴充的是 CoWoS-L,CoWoS-S 則以挪移設備的方式去瓶頸。同樣叫「CoWoS 產能」,兩邊的資本支出強度與設備需求並不一樣。

② 光罩倍數每往上一階,是誰的訂單。尺寸越大,載板、檢測、搬運的難度都是非線性上升——這一階一階的路線圖,本身就是設備鏈的時間表。

③ CoPoS 的 2027 年中試產。載體從圓形晶圓換成方形面板,等於換一整套設備思路。這是下一個岔路口。

09

名詞小抄

這篇的關鍵詞,一句話版。

CoWoS Chip on Wafer on Substrate
台積電的 2.5D 先進封裝平台。晶片先接到中介層(Wafer)上,中介層再接到載板(Substrate)上,讓運算晶粒與 HBM 靠得夠近。
中介層 Interposer
晶片與載板之間的「轉接板」。上面用極細線路承接晶片,下面用較粗的銲球接載板。CoWoS-S 與 -R 的差別就在這一層的材料。
重佈線層 RDL,Redistribution Layer
在晶片或中介層表面做出的精細金屬佈線層,把接點的位置重新「佈」到比較好連接的地方。CoWoS-R 的 R 就是它。
矽穿孔 TSV,Through-Silicon Via
在矽上鑽出上下貫通、填入導電金屬的孔,讓訊號與電源垂直穿過矽中介層接到下方載板。RDL 中介層沒有這個結構。
載板 Substrate
封裝最下面那塊板子,把封裝內部的線路再往外接到主機板。常見材質為有機材料,所以叫有機載板。
光罩 Photomask/Mask
鍍了鉻的石英玻璃板,上面刻著要轉印到晶圓上的圖案,是微影製程的「模具」。統稱;嚴格用法特指圖案能一次覆蓋整片晶圓的那種。
倍縮光罩 Reticle
只覆蓋晶圓一小塊、圖案放大 4~10 倍(現代機台多為 4 倍)的光罩,透過投影鏡頭縮小打到晶圓上,照一格步進一格。先進製程用的都是這種。中文口語常直接叫「光罩」。
光罩尺寸 Reticle size
倍縮光罩投影到晶圓之後的單次曝光場面積,業界標準約 26 × 33 mm = 858 mm²。不是玻璃板本身的大小。晶片或中介層要更大,就得用光罩拼接把多次曝光接起來。
步進機 Stepper
投影式曝光機。光罩不接觸晶圓,圖案經鏡頭縮小投影,曝完一格移動一格再曝下一格——「step and repeat」,名字由此而來。
逐層剝除 Delayering
用化學或機械方式把晶片/中介層一層一層剝掉,露出想觀察的那層再拍照,是晶片逆向分析的標準手法。剝除過程本身會留下不均勻痕跡,判讀時要跟真正的結構分開看。
C4 銲球 C4,Controlled Collapse Chip Connection
中介層與載板之間的銲接凸塊,比晶片端的微凸塊大一級。熱脹冷縮的應力最後常常集中在這裡。
微凸塊 µbump,micro bump
晶片與中介層之間的極小銲接凸塊,尺寸與間距都比 C4 小得多,是高密度互連的關鍵。
BGA 錫球 BGA,Ball Grid Array,球柵陣列
封裝最外層、排成方陣的一顆顆錫球,負責把整個封裝焊到主機板(PCB,Printed Circuit Board 印刷電路板)上。是這條連接鏈裡尺寸最大的一級:µbump → C4 → BGA。
深溝槽電容 DTC,Deep Trench Capacitor
在矽裡蝕刻出很深的溝槽做成的電容,同樣面積能塞進更大電容值,用來穩定晶片的供電。台積電在 CoWoS 上的版本叫 iCAP。
iCAP integrated Capacitor
台積電 2019 年發表、整合在 CoWoS 中介層裡的深溝槽電容,標準單元 40 × 40 µm,電容密度可達 340 nF/mm²。
CTE 錯配 CTE mismatch,熱膨脹係數錯配
不同材料受熱膨脹的幅度不同。矽膨脹得少、有機載板膨脹得多,冷熱循環時就會互相拉扯,是封裝可靠度的主要敵人之一。
翹曲 Warpage
封裝因為 CTE 錯配或製程應力而彎曲變形。封裝面積越大,翹曲越難控制,會直接影響銲接良率與可靠度。
局部矽互連 LSI,Local Silicon Interconnect
埋在 RDL 中介層裡的小塊矽橋,只在需要高密度連線的位置提供矽等級的細線路。CoWoS-L 的 L 就是它。
小晶片 Chiplet
把原本一整顆大晶片拆成數顆功能區塊分別製造,再用先進封裝接起來。良率較好、組合彈性高,是封裝越做越大的根本原因。
HBM High Bandwidth Memory,高頻寬記憶體
把多顆記憶體晶粒垂直堆疊、以極寬的匯流排連到運算晶片的記憶體。每一疊都要佔中介層面積,是封裝尺寸壓力的主要來源之一。後面的數字是世代:HBM3E → HBM4 → HBM5 → HBM5E,一代比一代高、比一代快,也一代比一代更吃封裝面積。
CoPoS Chip on Panel on Substrate
台積電的下一代封裝平台,把載體從圓形晶圓換成方形面板,能更有效利用面積、做出更大的封裝,目標 2027 年中試產。
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來源:
  1. 原文:SemiWiki〈The Difference Between TSMC CoWoS-S and CoWoS-R〉,Daniel Nenni,2026/07/31
  2. TSMC 3DFabric 官方 CoWoS 頁面:3.3 光罩/2,700 mm² 上限、RDL 最小 4 µm 線距、量產年份
  3. WikiChip Fuse · WikiChip:Deep Trench Capacitor:iCAP 40 × 40 µm、340 nF/mm²
  4. Tom's Hardware · TrendForce:光罩倍數路線圖與 2027/2028/2029 規劃
  5. 產品對照表依據:TechInsights:NVIDIA Blackwell HGX B200 平台拆解(2025/04,GB100 為 CoWoS-L 首度實裝) · TechInsights:AMD MI300X 樓面分析(封裝尺寸與 SoIC 疊層) · SemiAnalysis:AMD MI300(原始設計為 CoWoS-R、3.5 光罩矽中介層;換路原因為該文推測,非官方說法) · SemiAnalysis:AMD MI350X(沿用 CoWoS-S、腳位同 MI300) · Tom's Hardware:Blackwell 轉用 CoWoS-L
  6. 經濟日報 · 鉅亨網 · 鉅亨網(CoWoS 三傑) · 經濟日報(G2C+ 聯盟):台廠先進封裝設備鏈名單、代號與分工
  7. 影像來源:P100 封裝近紅外線照 · P100 中介層 5× 顯微照(皆為 Fritzchens Fritz,CC0;中介層尺寸 40.2 × 29.0 mm 與各層厚度出自該檔案說明) · 光罩照片(Peellden,CC BY-SA 3.0,未修改)
  8. 維基百科:光罩:光罩/倍縮光罩(reticle)的定義與 4~10 倍縮小投影
中文圖文整理:Jazz Lien · 全篇示意圖為 SVG 繪製