臺積電CoWoS-L封裝技術:AI晶片供電整合的革命性突破

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

台積電在北美的 2025 技術研討會同時強調製程技術與封裝技術,強調其在創新中的重要性;研討會介紹了台積電的3DFabric®技術組合,其中包括CoWoS和InFO等各種整合選項,擴展了超越傳統方法的功能。

其中最讓人感到好奇的,是用在 Nvidia B200 的 CoWoS-L 先進封裝,是怎麼透過把供電整合到封裝內來實現千瓦功耗跟千安培電流供應,是用了哪些技術呢?

CoWoS-L 裡面 PMIC + On-Wafer Inductor + eDTC

CoWoS-L 用「大面積 RDL Interposer + 局部矽島(LSI)」混合方式,

☘️LSI 提供邏輯晶片所需的超密 I/O
☘️RDL Interposer 負責大電流、長距離訊號
☘️PMIC + Inductor + eDTC 把 千瓦級 電源直接塞在封裝內

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真正的 On-Wafer Inductor 與 eDTC 深溝槽電容都加工在那些矽島(Local Silicon Interconnect (LSI) )裡面,再與 RDL 層一起重組成超大 RI interposer,似乎是既能維持成本不要太高,又能夠有高功率 AI 晶片必需的封裝內供電網路。

🏆 其中 CoWoS-L 裡面 PMIC + On-Wafer Inductor

PMIC本身用16nm FinFET製程意味著高效能、高密度; PMIC不必透過很長的Wire Bond或Flip Chip trace,優點是縮短路徑降低延遲和損耗。

16 nm FinFET,支援多相 Buck,峰值電流 > 1000 A。

On-Wafer Inductor 看起來是在矽島上以厚銅 BEOL 捲繞或覆磁性薄膜等特殊製程做成超薄、低寄生的電感,超薄設計代表非常低電感量,適合高頻、快切換、超快速瞬態響應。

2–5 nH 超薄螺旋,佈在 PMIC 周圍; TSV 直連,減少磁損與寄生。

小結:為了KW級 AI晶片而重新定義的『封裝→晶片間供電整合 』.

🏆 eDTC/DTC超高密度電容的突破

這也是在矽島那塊深蝕溝槽、氧化/填金屬,再與銅層串接,形成電容密度1100 ~ 2500 nF/mm²,先進封裝裡面可以塞這麼大電容其實蠻誇張的.

功能:
☘️減緩電壓瞬降(voltage droop)
☘️線路短減少電源回路震盪(power noise)
☘️支撐AI晶片突發大電流的需求(burst current)

eDTC (embedded Deep Trench Capacitor)或DTC技術,從封裝內提供非常接近 AI 晶片的大電容,部份電容陣列「嵌在 interposer」、部份可做成小 cap-die 疊在上層,對於瞬間高功率的 AI 推理或訓練時不用擔心壓降。

CoWoS-L 裡面 PMIC + On-Wafer Inductor + eDTC 等這些是針對 ≥ 1 kW AI 晶片做試產驗證

結論:

目前為止,TSMC 是最早開始在先進封裝內整合「PMIC + Inductor + eDTC」;這部分想更詳細知道怎麼做的可以看下一篇 CoWoS-L封裝技術:解鎖AI晶片千瓦級功耗的關鍵

未來 AI 硬體供應鏈,絕大多數利潤將由少數掌握「設計+製造+系統整合能力」的大公司瓜分;像是 Nvidia 就掌握了從AI 晶片到 AI 伺服器整機跟上層包含 CUDA 的整個 ecosystem,而台積電則是往「先進製程+IP+先進封裝系統平台+封裝內供電」的向後端整合.

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《無時效備份沙龍》
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混合工程術語與都市情感,有種「我知道這些也許沒用,但還是想保存下來」的情緒。
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