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研判2025!全球及中国CoWoS封装行业产能、产能分布及发展现状分析:AI计算芯片与HBM迅速发展带动CoWoS封装需求不断增长,产能规模持续扩张[图]

内容概要:CoWoS(Chip On Wafer On Substrate)是台积电的一种 2.5D 先进封装技术,由 CoW 和 oS 组合而来。先将芯片通过 Chip on Wafer(CoW)的封装制程连接至硅晶圆,再把 CoW 芯片与基板(Substrate)连接,整合成 CoWoS。核心是将不同的芯片堆叠在同一片硅中介层实现多颗芯片互联。在硅中介层中,台积电使用微凸块(μBmps)、硅通孔(TSV)等技术,代替了传统引线键合用于裸片间连接,大大提高了互联密度以及数据传输带宽。受云端AI加速器需求旺盛推动,2025年全球对CoWoS及类似封装产能的需求将激增,主要供应商台积电、日月光科技控股(包括矽品精密工业、SPIL)和安靠(Amkor)正在扩大产能。到2024年年底,台积电CoWoS月产能可超过3.2万片,加上日月光和Amkor等厂商,整体CoWoS月产能接近4万片。2025年预计CoWoS月产能可大幅跃升至9.2万片,其中台积电到2025年底CoWoS月产能可增加至8万片。目前,CoWoS先进封装技术主要应用于AI算力芯片及HBM领域。英伟达是CoWoS主要需求大厂,在台积电的CoWoS产能中,英伟达占整体供应量比重超过50%。其中Hopper系列的A100和H100、Blackwell Ultra 使用台积电CoWoS封装工艺。作为台积电CoWoS封装技术的最大客户,英伟达的需求将对市场格局产生重要影响。受益于英伟达Blackwell系列GPU的量产,台积电预计将从2025年第四季度开始,将CoWoS封装工艺从CoWoS-Short(CoWoS-S)转向CoWoS-Long(CoWoS-L)制程,使CoWoS-L成为其CoWoS技术的主要制程。到2025年第四季度,CoWoS-L将占台积电CoWoS总产能的54.6%,CoWoS-S占38.5%,而CoWoS-R则占6.9%。这一转变不仅反映了市场需求的变化,也展示了英伟达在高性能GPU市场的强大影响力。除了英伟达,其他企业如博通和Marvell也在增加对台积电CoWoS产能的订单,以满足为谷歌和亚马逊提供ASIC(专用集成电路)设计服务的需求。


关键词:CoWoS封装结构、CoWoS封装分类、CoWoS封装产能规模CoWoS封装市场现状


一、相关概述


CoWoS(Chip On Wafer On Substrate)是台积电的一种 2.5D 先进封装技术,由 CoW 和 oS 组合而来。先将芯片通过 Chip on Wafer(CoW)的封装制程连接至硅晶圆,再把 CoW 芯片与基板(Substrate)连接,整合成 CoWoS。核心是将不同的芯片堆叠在同一片硅中介层实现多颗芯片互联。在硅中介层中,台积电使用微凸块(μBmps)、硅通孔(TSV)等技术,代替了传统引线键合用于裸片间连接,大大提高了互联密度以及数据传输带宽。

CoWoS封装结构


CoWoS技术主要基于无源转接板,根据转接板类型不同可分为CoWoS-S、CoWoS-L和CoWoS-R。CoWoS-S采用硅基转接板,能够为高性能计算提供最高晶体管密度和最佳性能。CoWoS-S目前已发展至第5代,CoWoS-S5通过双路光刻拼接法,将硅中介层扩大到2500mm2,相当于3倍光罩面积,拥有8个HBM堆栈空间,此外,转接板性能也被优化,如集成深沟槽电容器(iCap),电容密度超过300nF/mm2,5层亚微米铜互联,并引入新型非凝胶型热界面材料(TIM),热导率>20W/K。但硅中介层的产能一直是CoWoS的制约,主要由于65nm+的光刻机产能限制、拼接带来的良率损失以及wafer面临的翘曲问题。以英伟达H100为例,硅中介层占据整个BOM成本的8%,占据台积电CoWoS封装的35%。台积电也推出了其基于完全RDL层和RDL+LSI的CoWoS-R和CoWoS-L技术。CoWoS-L采用RDL和本地硅互联(LSI),作为台积电最新技术,兼具二者优势、成本与性能考量,类似于Intel硅桥,台积电用10+LSI小芯片替代了一个硅中介板。其基于1.5倍光罩面积的转接板、1颗SOC×4颗HBM单元,且可进行拓展,提升芯片设计及封装弹性,堆叠最多达12颗HBM3,已在2024年推出。CoWoS-R则适用于无需要非常密集的芯片堆叠的地方,但仍与高性能计算相关,其基于InFO技术的RDL层进行互联,RDL interposer有6层铜层,线宽线距2μm,用于HBM和SOC异构集成中。RDL层机械灵活性较高,增强了C4接头的完整性。可以容纳8个HBM和4个SoC。CoWoS-R可以将中介板大小提升至3.3个光罩面积,而当前H100用中介板仅为2.2倍光罩面积。由于CoWoS-R和CoWoS-L采用有机层直接与芯片相连接,现行大规模倒装回流焊方式可能不再适用,可能转而采用热压键合的方式,仅对芯片连接区域进行焊接。

CoWoS封装技术类型


相关报告:智研咨询发布的《2025年中国COWOS封装行业市场现状分析及发展趋向研判报告


二、市场规模


后摩尔时代,晶体管尺寸逐渐逼近物理极限,目前最先进的芯片制程已达到2nm左右,接近单个原子的尺寸,进一步缩小变得越来越困难。此时,量子隧穿效应会十分明显,短沟道效应,漏电流等问题也愈发突出,芯片的整体性能会大幅降低。在此背景下,先进封装应运而生,先进封装(AP)已成为后摩尔时代集成电路技术发展的一条重要路径。近年来,先进封装市场规模不断扩大,多样化的AP平台,包括扇出封装、WLCSP、fcBGA/CSP、SiP 和 2.5D/3D 堆叠封装,加上异构和小芯片的变革潜力,正在重塑半导体格局。

2019-2023年全球先进封装市场规模


受云端AI加速器需求旺盛推动,2025年全球对CoWoS及类似封装产能的需求将激增,主要供应商台积电、日月光科技控股(包括矽品精密工业、SPIL)和安靠(Amkor)正在扩大产能。到2024年年底,台积电CoWoS月产能可超过3.2万片,加上日月光和Amkor等厂商,整体CoWoS月产能接近4万片。2025年预计CoWoS月产能可大幅跃升至9.2万片,其中台积电到2025年底CoWoS月产能可增加至8万片。

2024-2025年全球CoWoS月产能


目前,CoWoS先进封装技术主要应用于AI算力芯片及HBM领域。英伟达是CoWoS主要需求大厂,在台积电的CoWoS产能中,英伟达占整体供应量比重超过50%。其中Hopper系列的A100和H100、Blackwell Ultra 使用台积电CoWoS封装工艺。作为台积电CoWoS封装技术的最大客户,英伟达的需求将对市场格局产生重要影响。受益于英伟达Blackwell系列GPU的量产,台积电预计将从2025年第四季度开始,将CoWoS封装工艺从CoWoS-Short(CoWoS-S)转向CoWoS-Long(CoWoS-L)制程,使CoWoS-L成为其CoWoS技术的主要制程。到2025年第四季度,CoWoS-L将占台积电CoWoS总产能的54.6%,CoWoS-S占38.5%,而CoWoS-R则占6.9%。这一转变不仅反映了市场需求的变化,也展示了英伟达在高性能GPU市场的强大影响力。除了英伟达,其他企业如博通和Marvell也在增加对台积电CoWoS产能的订单,以满足为谷歌和亚马逊提供ASIC(专用集成电路)设计服务的需求。

预计2025年第四季度台积电CoWoS产能分布


近年来,随着先进AI加速器、图形处理单元及高性能计算应用的蓬勃发展,所需处理的数据量正以前所未有的速度激增,这一趋势直接推动了高带宽内存(HBM)销量的急剧攀升,数据显示,2023年全球HBM行业市场规模达58亿美元。HBM需求激增进一步加剧了CoWoS封装的供不应求情况。

2020-2023年全球HBM行业市场规模


以上数据及信息可参考智研咨询(www.chyxx.com)发布的《2025年中国COWOS封装行业市场现状分析及发展趋向研判报告》。智研咨询是中国领先产业咨询机构,提供深度产业研究报告、商业计划书、可行性研究报告及定制服务等一站式产业咨询服务。您可以关注【智研咨询】公众号,每天及时掌握更多行业动态。

本文采编:CY353
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2025年中国COWOS封装行业市场现状分析及发展趋向研判报告
2025年中国COWOS封装行业市场现状分析及发展趋向研判报告

《2025年中国COWOS封装行业市场现状分析及发展趋向研判报告》共十章,包括COWOS封装行业相关概述、COWOS封装行业运行环境(PEST)分析、全球COWOS封装行业运营态势、中国COWOS封装行业经营情况分析、中国COWOS封装行业竞争格局分析、中国COWOS封装行业上、下游产业链分析、COWOS封装行业主要优势企业分析、COWOS封装行业投资机会、COWOS封装行业发展前景预测。

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