2026年1月25日 星期日

【半導體科普】破解迷思:為什麼最先進的 CoWoS 封裝,竟然拒絕使用 EUV 光刻機?

 


在 AI 浪潮下,NVIDIA 的 GPU 一卡難求,大家都知道瓶頸卡在台積電的 CoWoS 先進封裝產能。同時,新聞也不斷報導 ASML 的 EUV (極紫外光) 光刻機有多昂貴、多重要。


這導致了一個常見的邏輯誤區:

「既然 CoWoS 是現在最缺、最先進的技術,那它一定也是用最昂貴的 EUV 機器做出來的吧?」

答案可能會讓你大吃一驚:完全不是! 事實上,CoWoS 製程如果不小心用了 EUV,那才是真正的災難。今天我們就來聊聊,為什麼這項頂尖技術,骨子裡依賴的卻是「成熟」甚至被視為「舊世代」的光刻設備。

1. 先搞懂名詞:什麼是「光刻」?什麼是「曝光」?

在深入 CoWoS 之前,我們先釐清兩個常被混用的詞:

光刻 (Photolithography): 這是整個「製程」的統稱。它的原理就像是洗照片。我們在晶圓塗上感光材料,用光去照它,然後顯影、蝕刻,最後把電路圖案「刻」在晶圓上。

曝光 (Exposure): 這是光刻製程中最關鍵的一個動作。也就是「光線打在晶圓上」的那一瞬間。

先進製程(如 3nm)用的是波長極短的 EUV(極紫外光) 進行曝光。

成熟製程或封裝,通常使用波長較長的 DUV(深紫外光) 進行曝光。

簡單來說: 「光刻」是整套工藝,「曝光」是手上的那把雕刻刀。而 CoWoS 選擇了 DUV 這把刀。


2. CoWoS 的任務:它是「蓋橋」,不是「蓋樓」

為什麼 CoWoS 不需要 EUV?這要從它的任務說起。


先進製程 (3nm 晶片): 台積電在做 NVIDIA H100 的 GPU 核心時,是在方寸之間塞進數百億個電晶體。線路寬度只有幾奈米,這時候非用 EUV 這種「奈米級雷射刀」不可,否則刻不出來。


先進封裝 (CoWoS): CoWoS 的工作,是把做好的 GPU 和旁邊的 HBM (記憶體) 連接起來。 它需要在一個矽中介層 (Silicon Interposer) 上,畫出連接兩者的電路(RDL)。這些線路的寬度雖然比傳統電路板細很多,但通常是在 微米 (µm) 等級(例如 0.4µm ~ 10µm)。


關鍵差異就在這裡: 對於 3nm 的晶片來說,EUV 是必需品。 但對於微米級的 CoWoS 線路來說,EUV 的精度太高了,簡直是**「殺雞用牛刀」**。



3. 為什麼 CoWoS 偏愛 DUV?(三大理由)

台積電選擇使用 DUV(甚至更舊的 i-line 光刻機)來進行 CoWoS 的曝光製程,主要有三個考量:


A. 成本與效率 (Cost & Efficiency)

一台 EUV 造價超過 1.5 億美元,而且曝光速度相對慢(因為光線在真空中衰減很快)。 CoWoS 的線路比較「粗」,用成熟的 DUV 設備不僅跑得快,成本更是只有 EUV 的一小部分。如果硬用 EUV 做封裝,你的顯卡價格可能要再翻一倍。


B. 景深與對焦 (Depth of Focus)

這是一個物理學問題。EUV 的光學系統非常精密,對焦的深度(景深)很淺。這意味著被曝光的表面必須「超級平整」。 但在做封裝時,晶片堆疊後的表面難免會有一點點高低不平。DUV 的波長較長,對這種「不平整」的容忍度較高,更容易成功把電路圖案曝光在基板上。


C. 尺寸限制 (Reticle Size Limit) —— 最致命的原因

這是目前 AI 晶片最大的挑戰。 EUV 設備原本是為了做小巧精密的晶片設計的,它的單次曝光區域 (Reticle Field) 比較小(約 26mm x 33mm)。 但現在的 AI 晶片(如 NVIDIA Blackwell B200)加上封裝後的尺寸超級巨大,早就超過了 EUV 單次曝光的範圍。


相比之下,DUV 技術在處理**「拼接 (Stitching)」**(把多次曝光的圖案接在一起)方面非常成熟。台積電可以用 DUV 輕鬆做出比單一光罩大 3 倍、甚至 4 倍的超大面積中介層,來承載那些巨無霸 AI 晶片。


4. 結論:新舊技術的完美協奏

所以,當我們在談論 CoWoS 產能擴充時,台積電買的並不是 ASML 最貴的 EUV,而是大量的 DUV 曝光設備以及封裝用的貼合機。


這給了我們一個重要的啟示:半導體產業不只是追求「越細越好」,而是追求「最適化」。


大腦 (GPU): 需要 EUV 的極致精度。


身體 (CoWoS): 需要 DUV 的大面積與高效率連接。


下次看到 CoWoS 的新聞,別再以為它跟光刻技術無關,它可是把「阿公級」的光刻機發揮到極致的藝術品呢!

2026年1月24日 星期六

【半導體科普】CoWoS 是什麼?為何 NVIDIA、AMD 都在搶?一次看懂台積電的先進封裝秘密

 


前言:AI 時代的真正瓶頸不是晶片,而是「封裝」

在生成式 AI 爆發的現在,大家都在討論 GPU 的算力有多強,NVIDIA 的股價又漲了多少。但你有沒有發現,新聞常常提到「產能不足」?其實,卡住出貨的瓶頸往往不是核心晶片本身,而是將這些晶片組裝在一起的技術——先進封裝(Advanced Packaging)

而在這場封裝戰爭中,台積電的 CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) 技術,就是那個讓 NVIDIA、AMD 甚至 Google 都排隊搶著要的「聖杯」。今天,我們就以自動化工程師的視角,深入淺出地拆解 CoWoS 到底是什麼?以及它旗下的 S、R、L 三種製程究竟有何不同。


一、 CoWoS 到底是什麼?五個字母的秘密

很多專有名詞看名字就能知道結構。CoWoS 也不例外,它的全名是 Chip-on-Wafer-on-Substrate。我們可以把它想像成一個「三層三明治」結構:

  1. 頂層 (Chip): 這是餡料。包含負責運算的邏輯晶片(如 GPU/CPU)以及負責存取資料的高頻寬記憶體(HBM)。

  2. 中層 (Wafer / Interposer): 這是夾層麵包,也是 CoWoS 的核心。我們稱為「中介層」。它負責提供超高密度的線路,讓頂層的 GPU 和 HBM 能夠像鄰居一樣快速溝通。

  3. 底層 (Substrate): 這是底層盤子。通常是 ABF載板,負責將封裝好的晶片連接到外部的電路板(PCB)上。

為什麼需要 CoWoS? 因為「摩爾定律」變慢了。要把晶片做得更小越來越難,成本也越來越高。於是工程師想出了一個辦法:「既然做不小,那我們就把它們『疊』起來,並且『拼』在一起。」 CoWoS 讓處理器和記憶體靠得非常近,大幅解決了傳輸速度(頻寬)的問題,這正是 AI 模型訓練最需要的。


二、 CoWoS 的三種型態:S、R、L 大解密

台積電的 CoWoS 並非只有一種,根據**「中介層(中間那層麵包)」的材質不同**,分為三種主要製程。這也是近期 NVIDIA 晶片世代交替的關鍵所在。



1. CoWoS-S (Silicon Interposer / 矽中介層)

  • 特點: 這是最經典、技術最成熟的版本。中間層使用一片完整的「矽晶圓」來製作。

  • 優勢: 矽的蝕刻技術非常成熟,線路可以做得極度細密,傳輸效能最好,散熱導熱性也佳。

  • 限制: 貴!而且受限於光罩尺寸(Reticle Limit)。簡單說,因為是用矽晶圓做的,它沒辦法做得太大,大概只能塞進一顆 GPU 加上 6 顆 HBM。

  • 代表產品: NVIDIA H100、AMD MI300。

2. CoWoS-R (RDL Interposer / 重佈線層)

  • 特點: 拿掉昂貴的矽中介層,改用有機材料的 RDL(重佈線層)來連接。

  • 優勢: 成本較低,且因為是有機材料,比較有彈性,不容易因為熱脹冷縮而破裂(可靠度高)。

  • 定位: 適合對成本敏感,但仍需要先進封裝的網通或邊緣運算產品。

3. CoWoS-L (Local Silicon Interconnect / 局部矽互連)

  • 特點: 它是 S 和 R 的混血兒,也是未來的主流。主體是有機載板(便宜、可做大),但在晶片與晶片需要高速溝通的「關鍵路口」,埋入小塊的矽橋(LSI)。

  • 優勢: 結合了有機載板「可做超大尺寸」的優點,與矽橋「高密度傳輸」的特性。這突破了 CoWoS-S 的光罩尺寸限制,可以把封裝面積做得比手掌還大!

  • 代表產品: NVIDIA Blackwell B200、GB200。


三、 從 H100 到 B200:為何 NVIDIA 轉向 CoWoS-L?

這是一個非常精彩的技術轉折。

H100 時代,NVIDIA 追求極致的穩定與成熟,選擇了 CoWoS-S。這也是為什麼 H100 的效能這麼強,但產能卻一直受限於台積電矽中介層產能的原因之一。

到了 Blackwell (B200) 時代,單一顆晶片已經不夠快了。NVIDIA 決定把兩顆大晶片「拼」在一起,變成一顆超級晶片。 這時候,傳統的 CoWoS-S 就遇到瓶頸了——它塞不下這麼大的面積!

於是,NVIDIA 轉向擁抱 CoWoS-L。透過 CoWoS-L 技術,台積電成功將兩顆運算晶片和 8 顆 HBM3e 記憶體封裝在同一個基板上,實現了 10 TB/s 的驚人傳輸速度。雖然 CoWoS-L 的製程複雜度更高、良率挑戰更大,但這是通往下一代 AI 算力的唯一道路。


結語:封裝工程師的黃金時代

看完這篇,你應該對 CoWoS 有了更深一層的認識。未來的晶片戰爭,不再只是比誰的奈米製程更先進(那是前段製程的事),更要比誰能把這些晶片封裝得更巧妙、更緊密(這是後段封裝的事)。

下一代,我們即將迎來 3nm 製程HBM4 的結合,屆時 CoWoS-L 將會進化得更巨大、更複雜。作為一名自動化工程師,看著這些物理極限被一步步突破,實在是令人熱血沸騰!

2026年1月22日 星期四

Tesla 2026電池大爆發!4680四種NC新版本來了,但韓國訂單砍99%是壞兆頭?

 


根據The Information等權威媒體內幕消息,Tesla正全力衝刺自家4680電池的下一代升級版——內部代號「NC系列」(New Cell),預計2026年推出四種全新版本,全都採用從2020年Battery Day就夢寐以求的**乾式陰極(dry cathode)**工藝,大幅降低成本、提升能量密度與生產良率!
四款NC電池重點:

NC05:老黃牛workhorse版,專為Robotaxi/Cybercab設計,超耐用長壽命,也可能用在Semi卡車,目標讓Robotaxi跑更久、更省錢!
NC20:能量密度更高,適合Cybertruck與未來電動SUV,讓大車續航更猛、充電更快。
NC30 & NC50:最強版本!首次在陽極加入矽碳(silicon-carbon)材料,矽比例從8%起步逐步優化,NC30用在Cybertruck高階版或未來轎車,NC50則是高性能神器(第二代Roadster專用?)。

但好消息同時伴隨壞消息:韓國電池材料商L&F原本29億美元的高鎳陰極合約(專供4680),2025年底公告縮水到只剩7,386美元,等於砍掉99%以上!背後原因是4680產量沒爆發、Cybertruck銷售遠低於預期、EV市場整體放緩,加上Tesla內部策略轉向先優化自家產線。
這到底代表Tesla放棄4680?還是只是暫時調整、蓄勢待發?2026年四款新電池真的會讓Robotaxi、Cybertruck續航與價格大升級嗎?