CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) ist TSMCTaiwan Semiconductor Manufacturing CompanyTSMC ist ein Foundry-Unternehmen und einer der Gründungspartner des EPIC Center.s zentrale Plattform für 2.5D-Advanced-Packaging und hat sich durch den Boom bei KIArtificial IntelligenceKI bezeichnet Verfahren, die Aufgaben durch datengetriebene Modelle automatisieren.-Beschleunigern und High-Performance-Computing zu einer der gefragtesten Fertigungstechnologien der Branche entwickelt. Das Grundprinzip bleibt bei allen Varianten gleich: Logik-Dies und High-Bandwidth-Memory-Stacks werden zunächst auf einem Interposer montiert, der anschließend auf ein organisches Package-Substrat aufgebracht wird. Die Unterschiede zwischen den drei Ausprägungen liegen im Material des Interposers und den daraus resultierenden Grenzen für Packagegröße und Kosten.
CoWoS-S nutzt einen klassischen Silizium-Interposer, der mittels TSV1. through silicon viaSenkrechte, leitfähige Durchkontaktierung durch Silizium zur elektrischen Verbindung gestapelter Chips.2. through-silicon viaEin TSV ist eine vertikale Verbindung durch das Silizium und dient der elektrischen Durchkontaktierung in 3D- und Packaging-Strukturen.s (Through-Silicon-Vias) und feinen Redistribution-Layern die elektrischen Verbindungen zwischen Logik und Speicher herstellt. Diese Variante bietet die höchste Verdrahtungsdichte und ist heute die etablierteste Lösung für GPUgraphics processing unitEin Grafikprozessor, der auch als Beschleuniger für KI-Workloads eingesetzt wird.- und KIArtificial IntelligenceKI bezeichnet Verfahren, die Aufgaben durch datengetriebene Modelle automatisieren.-Beschleuniger-Designs, stößt jedoch bei sehr großen Multi-Chiplet-Packages an die Reticle-Grenzen der Belichtungstechnik.
CoWoS-R und CoWoS-L als Antwort auf Skalierungsgrenzen
CoWoS-R ersetzt den Silizium-Interposer durch ein RDLRedistribution LayerEine Umlagerungsebene in Packages, die I/Os für die Verbindung nach außen neu routet.-Interposer-Konzept auf organischer Basis, das ohne TSV1. through silicon viaSenkrechte, leitfähige Durchkontaktierung durch Silizium zur elektrischen Verbindung gestapelter Chips.2. through-silicon viaEin TSV ist eine vertikale Verbindung durch das Silizium und dient der elektrischen Durchkontaktierung in 3D- und Packaging-Strukturen.s auskommt und dadurch kostengünstiger sowie leichter skalierbar ist, allerdings mit etwas geringerer Verdrahtungsdichte. CoWoS-L wiederum kombiniert lokale Silizium-Interconnect-Brücken (LSI1. large-scale integration2. local silicon interconnectSiliziumbrücken für die lokale Verbindung zwischen Chips im Package.) mit einem RDLRedistribution LayerEine Umlagerungsebene in Packages, die I/Os für die Verbindung nach außen neu routet.-Interposer und erlaubt so extrem große Package-Formfaktoren, wie sie für Systeme mit mehreren Logik-Dies und sechs oder mehr HBM1. human body modelESD-Prüfmodell, das die elektrostatische Entladung einer Person in ein Bauelement nachbildet.2. High Bandwidth MemoryHBM ist ein gestapelter DRAM-Speicher mit sehr hoher Bandbreite für Rechenbeschleuniger.-Stacks benötigt werden, wie sie etwa bei aktuellen KIArtificial IntelligenceKI bezeichnet Verfahren, die Aufgaben durch datengetriebene Modelle automatisieren.-Trainingsbeschleunigern zum Einsatz kommen.
Die Wahl der passenden CoWoS-Variante hängt damit stark vom Anwendungsfall ab: Während CoWoS-S für kompaktere, dichte Designs weiterhin die höchste Performance pro Fläche liefert, ermöglichen CoWoS-R und insbesondere CoWoS-L den Sprung zu deutlich größeren, heterogen integrierten Systemen, die die physikalischen Grenzen einzelner Reticle-Felder überschreiten.