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CPO 与 2.5D/3D 先进封装

Posted on 2025-11-272026-10-18 by 李, 东霏

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现在行业里发展出了多种先进封装,比如 FO(扇出型)、2D、2.5D,还有 3D 集成。这些技术都用到了不少关键工艺,比如 RDL、基于硅或玻璃的 Interposer(中介板)、TSV(硅通孔)和TGV(玻璃通孔)等等。

先说说 FO 扇出型封装。它的特点是把芯片的 I/O 接口从一个小小区域,”扇出”延伸到整个封装的大面积上,形成外部的焊球阵列。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

这样做最直接的好处就是,在封装尺寸保持小巧的同时,能提供比传统封装多得多的 I/O 数量。

在这个领域,台积电的 InFO(集成扇出)技术是个典型代表。它还衍生出好几个变种,比如 InFO PoP、InFO B、InFO OS、InFO LSI 等等。

其中 InFO PoP 属于 3D 封装,是把 FOWLP(晶圆级扇出封装)技术和 PoP(堆叠封装)设计结合在了一起。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

InFO B,也就是 InFO Bump,主要特点是在扇出结构里集成了凸起工艺。它跟传统 InFO 的主要区别就是在基板上增加了凸起 Bump。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

InFO OS(InFO Open Substrate)和InFO LSI(InFO Logic System Integration)就不多说了,结构示意图如下:

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

再来说说 2D 先进封装。顾名思义,就是把多个芯片或者晶粒以平面的方式排列在同一个基板上。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

芯片之间通过细间距的互连技术连接,比如 Wire bonding、Flip-chip,或者是像Micro-bumps(微凸块)这类先进的键合技术。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

扩展阅读:从C4, Cu Pillar 到 Cu μ-Pillar !

台积电基于 2D 先进封装技术,在 2021 年设计了一款 COUPE 2D 的 CPO 方案。其中 COUPE 平台采用 65nm 工艺,使用 12 寸晶圆。在这个方案里,EIC 和 PIC 通过 bonding 工艺集成在一起。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

按照台积电今年 4 月份提供的路线图,他们计划在 2025 年实现可插拔光模块的 1.6T 光引擎,然后在 2026 年实现基于 CoWoS 封装技术的 6.4T CPO 光引擎。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

接下来我们聊聊 2.5D 封装,它比 2D 多 “0.5” D,又进一步了。2.5D 是把所有芯片都并排放置在一个叫做 Interposer 层的”转接板”上。

Interposer 中介层其实是一块非常薄的硅片或者玻璃片,内部布满了高密度的线路,还有 TSV 或者 TGV。

下面是台积电基于 Interposer 中介层的 2.5D 封装示意图。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

2.5D 封装在 CPO 应用上,也是通过硅或玻璃介质器将 PIC 与 EIC 互联,能够最大限度地缩短信号路径的长度和复杂度。

下面是康宁设计的玻璃基底 CPO 方案。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

在这个方案里,芯片组通过细线电铜线连接,嵌入单面蚀刻腔内。PIC 则通过采用离子交换技术制造的玻璃波导与光纤连接。

为了进一步提升整个芯片系统的性能,又发展出了 3D 集成技术。它的主要特点就是把芯片垂直堆叠在单个封装中,通过 TSV、TGV 或微凸起进行垂直互联。

三星的 X-Cube 就是一个比较典型的例子,它将多个逻辑芯片和内存芯片集成到一个紧凑的封装中,采用了 3D 叠层和垂直互联的技术。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

同样,3D 封装也应用在 CPO 中。激光器、光电探测器和调制器等光学元件直接集成在同一封装内,与电子芯片形成 3D 叠加配置,从而实现最小的信号损耗和功耗。

博通的 3D CPO 就是比较典型的应用,它的 PIC 是位于 EIC 之上的倒装芯片,通过基板连接 ASIC。

CPO 与 2.5D/3D 先进封装

博通:51.2T CPO 可靠性数据与102.4T CPO 交换机博通&海思:VCSEL NPO/CPO与硅光 CPO另外,在基于玻璃的 3D CPO 方面,EIC、PIC 和玻璃垂直堆叠,侧面装有 ASIC 。英特尔表示,这种技术将用于下一代高功率处理器。关于 CPO 相关的知识与应用可阅读:

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Marvell 的 Scale Up/out 的一些观点+102.4T CPO 交换机

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Nvidia:带偏振追踪器的CPO外置光源耦合方案

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