tsmc的封裝技術
我們常聽到摩爾定律放緩、先進製程變貴，但你可能不知道，一顆 GPU 的設計，早已不只是交給台積電製程技術就能解決。從 Hopper（H100 / H200）、Blackwell 到 Rubin 系列，NVIDIA 採用的 CoWoS 封裝技術，成了算力爆發、版圖擴張的真正武器。
一個簡單卻關鍵的限制：光罩尺寸（reticle field size）。
在傳統光刻技術中，一張光罩的最大曝光尺寸大約為 26 mm × 33 mm（或約 858 mm²）。這個限制來自曝光機台的光學與機構設計，意味著：無論製程多先進，一塊晶圓上單顆晶片的最大尺寸無法超過這個限制。但算力要持續上升，NVIDIA 不甘被這個物理極限困住。他們找到的解法，不是把單顆晶片做得更大，而是把兩顆甚至更多顆 GPU「拼在一起」。這背後的主角，就是 CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）。CoWoS 是什麼？為什麼成為 NVIDIA 的秘密武器？
CoWoS 是台積電開發的 2.5D 先進封裝技術，允許多顆晶粒（Die）透過矽中介層（silicon interposer）整合在同一封裝中。它不只是把晶片放在一起，而是讓他們透過高密度互連彼此高速溝通，就像把多個處理核心裝進一個超大型資料交換站。
2.5D 的核心概念是：晶粒彼此沒有堆疊（非垂直結構），但透過中介層在同一平面內緊密整合。
傳統 2D 封裝下，晶片彼此之間靠主機板或封裝基板連接，速度慢、延遲高。而 3D 封裝則是把晶粒垂直堆疊起來，透過 TSV（矽通孔）建立垂直連接，達到超高密度的資料交換。介於兩者之間的 2.5D，就是把晶粒水平放置在矽中介層（silicon interposer）上，再利用微小導線（RDL）與微凸塊（micro-bumps）彼此連結。這讓多個晶粒雖然不堆疊，卻能像共用神經網絡一樣協同工作。這樣的架構，既避免了 3D 封裝的散熱與良率難題，又能提供比 2D 更高的頻寬與資料傳輸效率，因此成為大型 GPU、AI 加速器的重要選擇。
早期的 NVIDIA A100 採用的是 TSMC 的 CoWoS-S（Silicon Interposer）封裝，搭配 6 顆 HBM2e，成功打造超過 1.5 TB/s 的記憶體頻寬。但這仍舊是一顆晶片 + 多顆記憶體的典型構型。到了 Hopper 世代的 H100，NVIDIA 開始打破 Reticle Size 限制，將兩顆大型 GPU die 放進同一封裝中，靠的是 CoWoS-S 的擴張能力。但這種設計也逼近矽中介層的物理極限。
進入 Blackwell（B100 / B200） 世代後，NVIDIA 與 TSMC 攜手轉向 CoWoS-L 架構。這是一種以 RDL 為基礎的模組化中介層設計，將矽中介層切分為多區塊組裝，避免了大片矽造成的良率瓶頸。這使得 B100 能夠支援更大的多晶片整合，同時仍維持封裝品質與成本可控。
根據 roadmap 預測，Rubin Ultra 更將挑戰 4× reticle size 封裝尺寸，等於一顆封裝模組的面積超過 3400 mm²，這將進一步考驗 CoWoS-L 與 TSMC 的整體生產能力與設備鏈。
CoWoS-S 與 CoWoS-L
最早的 CoWoS 技術版本稱為 CoWoS-S（Silicon interposer），適合將單顆大晶片搭配 HBM 高頻寬記憶體整合封裝。但當整體尺寸超過單一 interposer 容許範圍，良率與成本就成為問題。於是 TSMC 推出 CoWoS-L（Large-area, LSI-based Interposer），利用多片次元組成的混合矽中介層，降低風險並提升封裝靈活性。
Rubin Ultra 更是一個關鍵轉折，預計使用多達四個 reticle size 組合封裝，需要的 interposer 面積前所未有，這對製程穩定性、封裝機台、材料設計都是全新挑戰。
CoWoS-R
除了主流的 CoWoS-S（Silicon interposer）與 CoWoS-L（Large-area interposer）架構外，台積電也發展出名為 CoWoS-R 的變體，其核心是將傳統矽中介層（silicon interposer）改為 RDL Interposer（重佈線中介層）。
這項技術的設計理念是：在不使用矽製中介層的情況下，改由有機材料上多層重佈線（Redistribution Layer, RDL）取代，以降低成本並提升尺寸彈性。這對於面積要求極大，但對訊號傳輸密度要求略低的應用場景（如某些高記憶體帶寬 GPU 模組或加速器）格外有吸引力。目前雖然 NVIDIA 尚未明確宣布產品導入 CoWoS-R，但根據產業鏈動態與封裝需求趨勢，未來這類結合有機材料與 RDL 的封裝選項，可能成為某些中階產品或特殊加速器設計的成本優化解法。
