英伟达CoWoP要砍掉传统基板,直接把芯片焊上PCB替代传统封装基板

NVIDIA探索CoWoP新技术,试图用高精度PCB替代传统封装基板,虽短期难量产,但预示AI硬件封装范式正向系统级集成演进,底层材料如超低损玻璃布与HVLP铜箔成关键支撑。

未来AI芯片可能不再需要复杂的封装基板,而是直接“贴”在电路板上?听起来像科幻?但NVIDIA已经在悄悄测试这个叫CoWoP的新技术了!今天我们就从最底层的材料讲起,带你一层层揭开这场可能颠覆整个AI硬件生态的革命。

先说一个冷知识:你现在手机、电脑、甚至AI服务器里跑的每一颗芯片,背后都离不开一种叫“覆铜板”(CCL)的基础材料。它是由电子级玻璃纤维布、低介电常数/低损耗的环氧或PPO树脂,再加上铜箔热压而成的。别小看这三层“三明治”,它可是高频高速电路的命脉,直接影响信号能不能跑得快、稳不稳。

全球能做好高端CCL的厂商屈指可数,比如湾湾的台光(TUC)、联茂(EMC)、欣兴(Unimicron),还有日本的日立化成(Resonac)、三菱化学(MGC)和松下(Panasonic)。这些公司掌握着AI时代最关键的“地基”——没有高性能CCL,别说224G的SerDes信号,连HBM3E内存都带不动。

在传统先进封装里,比如大家熟悉的CoWoS(晶圆上芯片+基板封装),CCL先做成核心层,再往上叠加ABF膜(味之素积层膜),通过精细线路把芯片、HBM堆栈连起来。ABF基板就像芯片和主板之间的“翻译官”,负责信号扇出、供电分配和机械支撑。英伟达H100、H200这些顶级AI加速器,全靠它撑着。

但问题来了:芯片越来越大,HBM堆得越来越高,信号速率冲向112G甚至224G,整个封装结构就像一块超大披萨,一加热就翘边——专业术语叫“翘曲”(warpage)。更麻烦的是,不同材料热胀冷缩程度不一样,热循环一多,焊点就容易疲劳开裂。这在CoWoS这种超大面积封装里,直接卡住了良率和量产瓶颈。

于是,有人开始想:能不能干脆砍掉中间商?别用ABF基板了,让芯片直接上PCB!这就是CoWoP(Chip-on-Wafer-on-PCB)的由来。它的核心思路,是用一种超高精度的类载板(SLP,Substrate-Like PCB)同时替代传统封装基板和系统主板,实现芯片到系统的“直连”。

听起来很爽对吧?好处确实不少。第一,信号路径更短,插入损耗更低——这对NVLink、PCIe Gen6/7、HBM3/4这些高速接口至关重要;第二,芯片裸露在PCB上,散热设计更灵活,可以直接上液冷冷板,轻松应对千瓦级AI GPU的散热需求。

但现实没那么美好。CoWoP的技术门槛高到吓人。首先,PCB厂得做到15到20微米以下的线宽线距,这已经逼近传统ABF基板的水平了。其次,整个板子必须极度平整,尺寸稳定性要强,否则一加热就变形,芯片直接报废。更别说热膨胀系数(CTE)不匹配带来的长期可靠性问题——焊点可能撑不过几次温度循环。

最关键的是制造环境。传统PCB厂是“灰尘车间”,而CoWoP要求接近先进封装的洁净度,至少ISO Class 1到5级别。这意味着现有PCB产线几乎要推倒重来,投资巨大。而且一旦组装出错,返修几乎不可能,良率必须接近100%。

据湾湾多家PCB和封测厂透露,NVIDIA确实已经收到了CoWoP的验证样品,说明这不只是PPT技术,而是进入了早期工程验证阶段。但业内普遍认为,即便到了下一代Rubin Ultra架构,CoWoP也不会大规模商用。英伟达大概率还是会用CoWoS搭配新兴的CoPoS(面板级封装)来平衡性能、良率和供应链稳定。

换句话说,CoWoP更像是未来5到10年的技术储备。真正要落地,还得等PCB工艺、材料、设备全面升级,可能还要再等一两代产品迭代。但它的出现,已经给整个产业链敲响了警钟:AI硬件的封装范式,正在从“芯片为中心”转向“系统级集成”。

而这一切的起点,还是回到最底层的材料——玻璃纤维布。你可能不知道,电子级玻璃布的介电常数(Dk)和介电损耗(Df)直接决定了信号在铜线上传输的质量。高频信号其实不是只在铜里跑,它有一部分能量是在周围的介质(比如玻璃布+树脂)中传播的。如果Dk太高,信号速度就慢;Df太大,信号就衰减得快。

所以,为了支撑224G的高速互联,材料厂正在研发第二代超低Df石英电子布。这种布用高纯度石英纤维替代传统E-glass,损耗更低、热稳定性更强,是未来AI芯片封装的“隐形冠军”。

另外,铜箔也在进化。高频用的HVLP(高频率超低轮廓)铜箔、超薄铜箔,表面更光滑,能减少信号在高频下的“趋肤效应”损耗。这些看似微小的材料进步,其实才是AI算力持续飙升的真正幕后英雄。

总结一下:从玻璃纤维到CCL,从ABF基板到SLP类载板,材料和结构的每一次微小突破,都在为AI硬件的下一次飞跃铺路。CoWoP虽然短期内难以上量,但它代表了一个明确方向——简化封装层级、缩短互连距离、提升系统能效。而这,正是AI服务器在功耗墙和带宽墙双重夹击下的唯一出路。



有部分企业在高纯石英材料、电子级玻璃纤维、覆铜板(CCL)及先进封装基板等上下游环节布局,具备一定关联性或潜在技术延伸可能。
A股相关标的逻辑链
  • 高纯石英原料:石英股份(603688)、菲利华(300395)
  • 电子级玻璃纤维布:宏和科技(603256)、中国巨石(600176)
  • 高频高速CCL:生益科技(600183)、南亚新材(688519)
  • 高精度PCB/SLP制造:鹏鼎控股(002938)、深南电路(002916)
如CoWoP技术加速推进,上述公司在材料-基板-制造链条上的协同创新,将成为A股参与下一代AI硬件供应链的关键机会。