AI 大模型算力需求爆发，GPU 与 HBM 高带宽集成成为高性能芯片的刚需。CoWoS作为成熟量产的 2.5D 先进封装平台，实现计算芯片与高带宽存储的高密度互连，已经成为高端 AI 算力芯片的主要方案之一。

伴随行业 CoWoS 产能持续扩张，键合界面填充胶空洞、微凸点失效、塑封分层等各类内部缺陷，持续制约封装良率提升。多层堆叠结构下的隐蔽缺陷很难被发现，晶圆键合无损检测设备成为产线必不可少的关键环节，而超声波检测（C-SAM/SAT）技术凭借独特优势，成为解决先进封装内部缺陷检出的核心方案。

01什么是 CoWoS 先进封装？

CoWoS（Chip‑on‑Wafer‑on‑Substrate）即芯片‑晶圆‑基板封装，是面向高性能计算的 2.5D 封装架构，整套工艺分为 CoW 与 WoS 两大核心环节：

CoW（Chip‑on‑Wafer）：将 GPU、HBM 存储芯片精准键合至硅中介层晶圆，依靠海量 Micro‑bump 微凸点完成芯片之间信号互连。

WoS（Wafer‑on‑Substrate）：把完成芯片贴装的中介层整体翻转，键合到有机封装基板，完成整套封装组装。

硅中介层内部排布数万条金属布线，实现 GPU 与 HBM 之间 TB/s 级超高带宽传输，破解传统封装 “内存墙” 痛点，英伟达、AMD 多款旗舰 AI 芯片均采用 CoWoS 平台量产。

小科普：2.5D vs 3D 封装

2.5D 封装：芯片平铺放置在中介层上，芯片之间水平互连，CoWoS 就是典型 2.5D 封装；

3D 封装：芯片垂直堆叠，HBM 存储堆叠属于典型 3D 封装；

实际产品中 CoWoS 常搭配 HBM 堆叠，组成 “2.5D+3D” 混合集成系统。

02 CoWoS关键工艺流程，键合是良率命门

CoWoS 封装工艺流程繁复，核心步骤如下：

1.硅中介层制备：硅晶圆完成 TSV、多层金属布线制造；

2.芯片预处理：GPU、HBM 完成前道制造，背面减薄，露出微凸点；

3.CoW 芯片键合：TCB 热压键合工艺，多颗芯片精准压合在硅中介层，Micro‑bump 实现互连。

该环节工艺门槛极高，微凸点间距仅 40‑55μm，对准精度需要控制在 ±2μm 以内，单颗 HBM 具备数千个凸点，任意位置连接失效，都会造成整片封装报废；

4.Underfill 底部填充：芯片和中介层之间灌注填充胶，强化结构可靠性；

5.WoS 基板键合：中介层翻转，C4 凸点键合至有机基板；

6.加装散热盖，开展功能、老化可靠性测试。

CoW 芯片键合、WoS 基板键合两道工序是工艺风险最高的环节。键合产生的空洞、分层、虚焊等内部缺陷隐藏在多层结构内部，肉眼无法识别，必须依靠专业超声波检测设备完成筛查。

03 CoWoS 量产四大核心挑战，检测环节不可忽视

行业不断扩充 CoWoS 产能，但量产落地仍面临多重现实难题，也是封测工程师重点攻克方向：

挑战 1：翘曲 Warpage 问题

硅中介层、有机基板、HBM、GPU 芯片热膨胀系数 CTE 存在差异。温度循环条件下发生翘曲变形，直接诱发微凸点虚焊、C4 脱焊、界面空洞等失效问题。这类埋藏于界面的缺陷，需要超声波检测手段实现无损检出。

挑战 2：良率与成本压力

CoWoS 封装在 AI 芯片整体成本中占比较高。中介层制备、两次键合、底部填充每一步都会带来良率损耗。一旦键合界面出现空洞、脱粘、微凸点虚接，封装完成后几乎无法返修，只能直接报废，进一步拉高制造成本。

如果在键合工序之后，利用骄成超声 Wafer400 系列晶圆键合检测设备及时完成缺陷筛查，可以阻止不良品向下游流转，大幅减少物料与工时浪费。

挑战 3：高热流密度热管理

高端 AI 芯片整机功耗可达数百瓦，HBM 堆叠同样持续产热。键合界面空洞、底部填充不均匀会催生局部热点，长期运行引发可靠性失效。通过超声波检测提前识别填充异常、界面空洞，是规避后期热失效的前置手段。

挑战 4：多层内部界面无损检测难题

CoWoS 属于多层堆叠复合结构，存在芯片‑微凸点‑中介层‑C4 凸点‑基板多层界面。

传统 X‑Ray、红外 IR 检测技术存在明显短板：X 射线对于薄层界面空洞识别能力不足；红外检测受硅片厚度制约，深层界面信号衰减严重。

产业急需能够覆盖多层界面、非破坏性、高效率检出键合空洞、脱层、虚焊缺陷的检测装备，在键合完成后快速筛除不良品，避免后续工序带来更大成本损耗。基于 C‑SAM 超声波扫描显微镜的超声波检测方案，成为当前先进封装检测的优选路径。

04 行业趋势：CoWoS 产能扩张，国产检测设备迎来机遇

AI 算力需求持续拉动，CoWoS 市场快速扩容，中介层尺寸持续增大，CoWoS‑S、CoWoS‑L 多条技术路线并行发展。

国内大量封测企业、芯片设计公司加速布局 2.5D/3D 先进封装产线。整条产线中，除键合、贴装核心工艺设备之外，晶圆键合超声波检测设备，是保障整体良率不可或缺的关键配套。

骄成超声先进封装晶圆键合检测系统

作为国内先进封装超声波检测设备供应商，骄成超声（股票代码：688392）自研 C‑SAM 超声波扫描显微镜晶圆键合检测设备，主力Wafer400 系列产品专门面向 CoWoS 这类 2.5D/3D 先进封装场景，覆盖中介层键合、CoW 芯片键合、WoS 基板键合全工序。

骄成超声 Wafer400 系列采用非侵入式无损超声波检测原理，可稳定识别键合界面空洞、脱层、底部填充异常、微凸点互联缺陷等典型失效，适配晶圆级、2.5D 异构集成、HBM 堆叠等多种先进封装应用，服务封测企业工艺开发验证、良率原因复盘以及大批量量产在线筛查。

骄成超声 Wafer400 系列细分机型：

Wafer400（离线型）：洁净型离线机型，适配 W2W、D2W，支持手动、配置载台；

Wafer400-A（在线全自动型）：在线全自动检测机型，适配 W2W，搭载多探头、喷水式检测方案；

Wafer400-F2（在线全自动翻转机型）：在线全自动检测机型，适配 D2W、W2W，多探头喷水式设计，适配产线自动化对接；

除此之外，骄成超声还拥有 US300、CP‑US1008、PLP600 系列，覆盖离线标准检测、MLCC 检测、液冷板检测、面板级封装检测等更多应用场景。

若您有 2.5D/3D 先进封装键合检测相关需求，欢迎技术交流探讨。