封装与集成工艺

2.5D / 3D 封装

2.5D / 3D Packaging · CoWoS / Interposer
图解CoWoS / Interposer

定义

通过中介层或垂直堆叠实现多芯片高密度互连的封装架构。

图解

CPO 的物理底座 · 2.5D 是「并排放在转接板上」,3D 是「叠起来」2.5D 封装封装基板硅转接板 Interposer(含 TSV)ASIC交换 / 计算HBM内存光引擎OE光电元件并排放在同一转接板上电距离缩短到百微米级,工艺相对成熟当前 CPO 主流实现路径3D 封装封装基板底层芯片(含 TSV 硅通孔)垂直走线替代水平绕线上层芯片或光引擎HBM 堆叠元件垂直堆叠,走线更短、密度更高散热路径变长,对良率与热管理挑战更大已有厂商展示 3D CPO 方案,量产尚早
2.5D 与 3D 封装剖面 2.5D 封装把 ASIC、HBM、光引擎并排放在同一块硅转接板上,靠转接板内的布线互联;3D 封装则把它们垂直叠起来,走线更短、密度更高,但散热与良率更难控制。CPO 的良率问题很大程度上是先进封装的良率问题,而不是光器件本身的问题。

说明

2.5D 封装把多个芯片(如 ASIC、HBM、光引擎)并排放在同一块硅转接板上,芯片之间通过转接板内的布线互连,不直接堆叠;3D 封装则把芯片垂直叠起来,用硅通孔实现上下层连接。

两者的取舍很清晰:2.5D 的散热路径短、工艺相对成熟,是当前 CPO 的主流实现方式;3D 的走线更短、集成密度更高,但散热路径变长、对准与良率控制更难,目前仍以展示方案为主。

在光互连场景中,选择哪种封装还取决于光引擎的散热需求与光纤引出方式:光引擎需要与外部光纤连接,因此它的位置必须留出光学接口,这也是 2.5D 更受青睐的原因之一。

关键数字

并排 vs 垂直两种封装的根本差别
2.5D 为主流CPO 当前多采用 2.5D
3D 待量产已有展示方案,量产尚早

关键要点

  • 2.5D 常用硅中介层承载 ASIC 与光引擎/HBM;3D 则做垂直堆叠。
  • CPO 与 GPU 侧光互连均依赖该架构,与 CoWoS 等产能高度绑定。
  • 厂商已展示 3D CPO 封装方案,把光子芯片与交换芯片做立体集成。

易混辨析

2.5D 与 3D 怎么选 需要更短走线、更高密度选 3D;需要更好散热与更低工艺风险选 2.5D。当前 CPO 产品以 2.5D 为主。
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