先进封装-AI芯片的超级底盘(上)

儿童节快乐，图片是位小画家的作品～今天收到了助理和朋友们的“儿童”红包，助理请我过儿童节喝奶茶，红包封面是她自己的照片，很可爱，新脑子就是好用～在这个儿童节，发现所谓生活的本质：那些努力学习和工作，最终还是为了我们自身生命的多巴胺“愉悦”。

前两周没更新，因为写完海力士和三星的HBM产业链后，封装本就很贵的情况下，热度继续高涨，利好不断；所以想等热度停停后再继续讲。

去年买入的封装公司无论国内国外，都已接近一年，其中国内的封装公司我近期都已经全部走了，中国台湾的小幅减持一点，依然持有。因此这篇文章只是芯片产业链介绍，不代表任何我对其中公司的投资观点和建议。

如果说 《上》中讲的 HBM 是发动机旁边的高速油箱，那么本篇要讲的先进封装，就是把 GPU、HBM、ASIC、基板、中介层、供电和散热组织在一起的系统工程。

讲先进封装，绕不开台积电的 CoWoS。台积电的CoWoS先进封装m早在2010年就是高端芯片的主流封装方式，其全称是 Chip on Wafer on Substrate-晶圆上芯片再上基板封装，就是先把 GPU、ASIC 和 HBM 放在一块中介层上，再把这块中介层放到底部基板上，最后形成一个完整的大型封装模块。

CoWoS的价值，是让GPU 和HBM放得足够近，让数据少走路、快流动，不是缩小晶元尺寸，而是缩小时间。GPU 就像一个非常强的计算工厂，HBM 是旁边的高速仓库。仓库离工厂越近，货物运输越快，工厂等待的时间就越少。

所以，AI 算力越大，数据搬运越重要，CoWoS 越重要。

去年中我们看好先进封装，原因也在这里。就像前文所说：AI 的发展需求已经决定了，先进芯片不能只靠制程继续变小。制程再强的 GPU，如果不能和 HBM 高速连接，也无法充分发挥性能。先进封装的价值，就是在同样的物理技术水平上，通过系统组装方式提升性能。

早在2011年，CoWoS-S就是众高端芯片的主流封装方式。它在芯片下面铺一整块大面积硅中介层。这块硅中介层就像给整座城市地下铺一张最高规格的硅基高速路网。6年前，在英伟达Hopper H100/H200产品中，CoWoS-S首次成为GPU和HBM之间高密度互连的核心方案。

硅中介层的优势很明显。硅材料上的布线可以做得非常精细，传输速度快，特别适合 GPU 和 HBM 之间这种高带宽连接。

问题是，随着GPU越发展越大，这张纯硅的“整块高速路网”也要越做越大。光刻机一次能照出来的面积有限，就像施工队一次只能铺一小块路。城市太大，就要分几次拼起来。接缝越多，拼接造成的误差越多，整张路网也更容易报废。并且面积增加后，给整座城市每条路都修成最贵的高速路，成本过高，施工难，自然不合理。

所以合理的做法，是只在最堵、最关键的路段修高速，其他地方用普通道路。于是前年，台积电提出了CoWoS-L ，其逻辑就是这样：只把硅用在最关键的位置。

CoWoS-L 不再使用一整块大面积硅中介层，而是在 RDL/有机中介层中，局部最需要高速互连的位置放入硅桥。RDL/有机中介层可以通过激光直刻等方式做大尺寸布线，不再受到asml光刻机光刻带来的尺寸限制；硅桥则只放在 GPU 和 HBM、GPU 和 GPU 之间这些最关键的高速互连位置。这样既保留了关键位置的高性能互连，又降低了整体成本，还突破了更大尺寸面积带来的良率问题。

所以，从 CoWoS-S 到 CoWoS-L，核心变化就是尺寸变大，把最贵的硅用在刀刃上。

前年，英伟达blackwell芯片是首批摒弃cowos-S，使用台积电的cowos-L封装技术生产。这也是市场曾误判的地方，前年市场以为 Blackwell 不用 CoWoS 了，加上新技术从整片硅换成廉价材料和局部硅，封装的价格更低，似乎变的更赚不到钱。纯封装公司的股价都承压起不来，甚至下跌，被市场低估不看好。后来，随着去年blackwell的放量和黄仁勋的公开发言澄清并非不需要CoWoS，需要新的cowos-L，需要封装像芯片一样进步。黄仁勋才让市场恍然大悟：先进封装降本，但反而更被需要和升级。

CoWoS-L 是去年开始放量现在正使用的主线技术，但如今技术不会停在这里。AI 芯片继续变大，HBM 继续增加，封装模块也会继续变大。到这个阶段，产业又回到遇到那个更基础的问题：晶圆是圆的，但芯片和

hbm大多是方的，就像你拿一个圆桌摆长方形餐盘，作为方形芯片的餐盘越大，边缘空间浪费越明显。

于是，圆形晶圆变成矩形面板。这就是台积电去年提出的，并在今年将完成试产的CoPoS封装，Chip on Panel on Substrate。矩形面板的好处，是面积更大，形状更适合承载大的矩形尺寸封装，提高面积利用率。

制作这个方形面板用的就是FOPLP设备，同面积的面板能多放1.64倍芯片，FOPLP面板级封装今年可能会在马斯克的芯片工厂首批应用。在国内，盛美上海是做FOPLP设备的公司，全球则是应用材料AMAT。

如果看包括Cowos-L以及过去CoWos技术的总体先进封测的市占率：排在第一的是中国台湾的日月光，其次是美国的amkr，再其次是因特尔intc。在CoWos封装中，中国的长电、通富、甬矽、芯碁等也不错。而只看应用最新的FOPLP技术（IDM+Foundary+OSAT）的市占率，全球的龙一也是最早FOPLP量产的公司:韩国的三星，其次龙二是中国台湾的日月光，龙三是中国台湾的台积电，第四就是美国的amkr。其中前三家的市占率在全球差别不大，只差1%左右。

从 CoWoS-L 到 CoPoS：从圆形晶圆走向矩形面板。它解决的是大尺寸封装下的面积利用率和承载空间问题。然而突破尺寸限制，新的问题也开始浮出表面

面板变大，也会带来新问题：封装里不是一种材料，而是很多材料叠在一起。硅、有机材料、铜、树脂、ABF，它们受热后的膨胀程度都不一样。面积越大，温度越高，材料之间的拉扯越明显，整个封装就越容易翘曲，更容易发生报废。

随着面板增大，温度也需要上升，高温的翘曲控制的难度增加。于是COPOS技术在把晶元变成矩形的同时，把材质也从有机材料完全换成了整块玻璃面板。玻璃有几个优势：平、稳、快（高频）、耐热）。它更平，适合高精度封装；它更稳定，热膨胀更可控；它高频性能更好，适合高速信号；它耐热性也更好。

但玻璃也有一个很大的缺点：脆。局部受力的地方可能发生裂痕，比如边缘切割，TGV通孔，填铜等也会产生局部应力的步骤，或许会很关键。

下面我们要走进封装的具体环节：键和、通孔、填铜、ABF载板和PCB底板，看清CoWos-S 到CoWos-L再到CoPos具体发生变化的产业环节技术和材料变化。但在这之前我们先看一下先进封装中这几家公司。

先进封装越复杂，台积电越重要。无论CoWos还是CoPos的技术进步，都是由台积电创造和引领的变革，不得不说，这是一家对技术进步贡献突出的伟大公司。英伟达、AMD、谷歌、亚马逊等先进 AI 芯片，大多绕不开台积电最精细的晶元制造技术和最先进的晶元封装技术。晶元自封装的赛道里，台积电是绝对的龙一，位居龙二的三星仅分割了少量的市占率份额。

但也正因如此，台积电的基本面在全球稳居第二，仅次于英伟达。股价长期稳定上升，一直处于合理的估值，没有被市场看空过。此外，台积电和英伟达的眼光都比较长远，为客户利益和整个AI芯片的发展考虑，在近一年各环节涨价的当前，这两家公司迟迟没有显著提高价格。

但对于纯做先进封装+封装测试全链条业务的封测公司则不同了，无论是全球市占率最高的龙一：中国台湾的日月光、还是龙二的Amkr，都曾因CoWos-S到CoWos-L切换时降本效应带来的营收下滑，被市场看空，导致股价承压，持续低估。而随着AI需求上升，blackwell放量、AI需求提升带动封测放量、利润增速开始显著上升，以及黄仁勋在去年澄清了并非不需要cowos技术，又强调了封测的新技术进步需求，让市场的眼光在去年下半年开始，回到了这些封测公司身上。

日月光作为全球后道封测龙头，受益于先进封装的订单增加，也受益于台积电部分后道环节外溢，其利润增速大幅上升。

Amkr 逻辑类似，但多了美国本土供应链逻辑。美国现在希望补齐本土先进封装能力。如果先进封装完全依赖亚洲供应链，美国的 AI 芯片供应链就不完整。

Intel 的逻辑又不一样。Intel 的先进封装技术不是台积电提出的这套CoWoS路线，它有自己的完整先进封装体系 EMIB、Foveros。英特尔在先进制程上过去几年问题很多，但有战略价值。美国如果要建设本土先进封装能力，Intel 会首个得到国家政府的重视。

三星作为晶元自封装的龙二，逻辑也不一样。三星既有存储，又有晶圆制造，也有自己的先进封装布局，是台积电之外，存储、制造、封装一体化的综合型竞争者。但在CoWoS这条主线里，台积电仍然的技术垄断和市占率是绝对核心，三星更多是另一条综合型路线的竞争者和补充者。

下一篇，我们将继续深入这条先进封装从cowos-S到cowos- L，再到copos中，各个具体生产环节的变化：键合方式、通孔方式、以及ABF载板和PCB底板等变化，这里面又涉及很多新的技术、设备和材料公司。

最后，祝各位读者“大儿童”节快乐～

迷茫和疲惫的时候不妨回想一下，自己当初最开始做一件事时的想法和目的，或许一切问题又会清晰明朗起来～

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