CoWoS-L封裝技術:解鎖AI晶片千瓦級功耗的關鍵

更新於 發佈於 閱讀時間約 5 分鐘

這篇是延續臺積電CoWoS-L封裝技術:AI晶片供電整合的革命性突破

CoWoS-L 應該在幾年前規劃階段起就把“供電系統必須包進封裝”視為核心設計條件

當業界其他同業都還在探索背面供電、電壓堆疊、GaN 高频直變等路線,但都還在「可行性」或早期產品階段;已經跑在雲端 AI 機房裡的是 CoWoS-L 這種「供電系統包進封裝內」的做法。

現在看起來 2025 NA Symposium 那張投影片不是技術藍圖,而是技術揭露🤣

B200 的「封裝大小 + kW 功耗 + 千安電流」三者環環相扣。只有把供電、散熱、互連在同一塊 CoWoS-L 內部協同設計,才撐得住未來 AI 訓練晶片對算力線性放大的需求。

現在看來,CoWoS-L 核心目標其實有三條並列:

🍀做更大的載板──要塞下「邏輯 2 die + ≥8 顆 HBM」的 3 k mm² 級互連區。

🍀撐住千安級電流──當功耗破 kW 時,外部線路 IR-Drop/L di/dt 失控,只能把最後一級電源搬到封裝內(把線長壓在mm這量級)。

🍀千瓦級別的散熱

所以 CoWoS-L 的 power-delivery 整合 和 Large-area RDL interposer 是同步立項 的:

大面積載板 ↔ 高功耗 ↔ 高電流↔散熱 → 必須在 CoWoS-L 封裝內一起解決

之前 B200 量產延誤,以及出了一個降規版而且用 CoWoS-S 封裝的 B200A,應該問題都是出在 CoWoS-L 初期封裝良率、HBM3E 產能都還在 ramp 等.

CoWoS-L 無論材料、製程步驟還是測試 flow,都比前一代複雜很多;即便裡面用的 GPU 是 4 nm 製程成熟穩定,但 CoWoS-L 封裝良率跟產能都需要更多時間.

下面附圖是跟 ChatGPT 討論的過程.

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同樣方法換成 208 B 晶體的 B200

(α 類似,時脈接近、電壓略降)、動態功耗逼近 1 kW;加上同級配件後,總 TDP 升到 1.2 kW。這與公開數字一致。

只要 AI 計算需求持續爆炸,封裝內部千瓦級設計就會是可預期的常態。

功耗破 kW 時,外部線路 IR-Drop/L di/dt 失控的說明.

功耗破 kW 時,外部線路 IR-Drop/L di/dt 失控的說明.

總之看不懂也沒關係,只要知道電流很大時候,銅箔線路上面的線阻也會造成很大壓降.

因為銅箔線路上面的線阻跟線長是正相關,所以降低線長到 mm量級,也就是把最後一級塞到封裝裡面幾乎是唯一解.

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所有替代方案一旦走到「>0.7 V × kA」就同樣要面對線長、瞬態電流、面積、效率.

目前真正量產且能同時顧到四件事的,只有封裝內 PMIC + nH 電感 + µF 深溝槽電容(TSMC CoWoS-L、Intel 正研發的 EMIB-FIVR-die 亦同概念)。

過去靠「板上 VRM + 粗銅平面」的方案,在電流 < 300 A 時運行良好;踏進 kA 區間後,板/基板線阻和電感成災。

除了把 PMIC / 電感 / 電容搬進 2.5 D 封裝,目前還沒有一項已量產、能同時解掉 IR-drop、L di/dt 和體積的技術。

換句話說,不是理論上「非做不可」,而是要在 2025 就出貨的 kW 級 AI 晶片,現階段只有這條路可穩定量產。

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重點一:1000 A 是封裝內電流──在 0.8 V 這一層。

重點二:板端看到的電流不到 100 A,因為還在 10–12 V 節點。重點三:PMIC 收到的電壓 4–6 V,讓降壓比保持在 6–8×;頻率一拉高,2–5 nH 螺旋電感就能搞定。

封裝內的 PMIC Die 只要 20–40 mm² 跟多相並聯;單相 40A 併 25 相就是 1000 A。封裝內電感 2–5 nH,可把開關頻率拉到 15–30 MHz,讓每相電感變得極小,整體功率密度大幅提升。

最後透過RDL 粗銅平面,數十微米寬的 Cu bar 直接把 0.8 V/1 kA 電流分配至兩顆 compute die 與 HBM 堆疊,降低線損與熱點。

結論:

以上這些也是ChatGPT整理出來的,理論上這樣作法似乎蠻合理的,實際上的作法可能會有出入.

希望之後台積電釋出更多的文件可以去確認.

這個圖是ChatGPT整理出來的,封裝內電源元件那一欄沒有出處,ChatGPT的意思似乎是不這麼做就做不到-那應該就是這樣吧!

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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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