 引言半导体行业正在快速发展，对更强大、高效和紧凑的电子设备的需求不断增长。先进封装技术在满足这些需求方面发挥着重要作用，它能够实现更高的性能、改进的功能和更小的尺寸。本文概述了各种先进封装技术、其应用及其发展的驱动力。 半导体应用和系统技术驱动因素 半导体行业已确定五大增长引擎或应用： 1.移动设备（智能手机、笔记本电脑、智能手表、可穿戴设备、平板电脑） 2.高性能计算（HPC） 3.自动驾驶汽车 4.物联网（IoT） 5.大数据（云计算）和即时数据（边缘计算） 这些应用主要由两个关键系统技术驱动因素推动： 1.人工智能（AI） 2.5G技术 AI需要高性能计算基础设施，如数据中心和超级计算机。AI应用所需的硬件组件包括CPU、GPU、FPGA、内存、服务器和交换机。  5G技术分为两大类： 1.中频段（Sub-6 GHz 5G）：900 MHz < 频率 < 6 GHz，数据速率 ≤ 1 Gbps 2.高频段（5G毫米波）：24 GHz ≤ 频率 ≤ 100 GHz， 1 Gbps < 数据速率 ≤ 10 Gbps  先进封装技术 为满足这些应用和驱动因素的要求，开发了各种先进封装技术。这些可以大致分为几个类别： 1. 2D集成： - 2D扇出（芯片先行）IC集成 - 2D倒装芯片IC集成 - 封装叠加（PoP） - 系统级封装（SiP）或异构集成 - 2D扇出（芯片后置）IC集成 2. 2.1D集成： - 2.1D倒装芯片IC集成 - 带桥接的2.1D倒装芯片IC集成 - 带桥接的2.1D扇出IC集成 3. 2.3D集成： - 2.3D扇出（芯片先行）IC集成 - 2.3D倒装芯片IC集成 - 2.3D扇出（芯片后置）IC集成 4. 2.5D集成： - 2.5D（C4焊球）IC集成 - 2.5D（C2微凸点）IC集成 5. 3D集成： - 微凸点3D IC集成 - 微凸点Chiplet 3D IC集成 - 无凸点3D IC集成 - 无凸点Chiplet 3D IC集成  让我们更详细地探讨一些这些先进封装技术： 2D扇出（芯片先行）IC集成： 这种技术涉及将多个芯片嵌入环氧模塑料（EMC）中，然后扇出重分布层（RDL）以连接到焊球。这种方法允许更高的集成密度和改进的电气性能。  2D倒装芯片IC集成： 在这种技术中，芯片被翻转并使用C4（受控塌陷芯片连接）凸点或C2（芯片连接）凸点附着到构建封装基板上。通常在芯片和封装基板之间使用底填以提高可靠性。  封装叠加（PoP）和系统级封装（SiP）： PoP技术涉及将多个封装堆叠在一起，通常结合逻辑和存储组件。SiP技术将多个芯片和分立组件集成到单个封装基板中。   2.1D倒装芯片IC集成： 这种技术在构建封装基板顶部具有薄膜层。这些薄膜层的金属线宽和间距可以小到2/2 μm，支持带有微凸点的倒装芯片。  带桥接的2.1D倒装芯片IC集成： 这种技术，以英特尔的EMIB（嵌入式多芯片互连桥）为例，在构建封装基板的顶层嵌入一个桥，以支持倒装芯片之间的横向通信。旨在替代TSV（硅通孔）中间层技术。  2.3D扇出（芯片先行）IC集成：这种技术用扇出RDL中间层替代了TSV中间层、微凸点和底填。与传统的2D扇出技术相比，它提供了改进的性能和集成密度。  2.5D（C2凸点）IC集成： 在这种技术中，诸如GPU和高带宽存储器（HBM）等组件使用C2微凸点附着到无源TSV中间层上。然后整个模块使用C4凸点连接到封装基板。  微凸点3D IC集成： 这种技术涉及垂直堆叠多个芯片并使用微凸点和TSV连接它们。顶部芯片使用微凸点连接到底部芯片（带有TSV），整个模块使用C4凸点附着到封装基板上。  无凸点3D IC集成： 无凸点3D IC集成，也称为混合键合，可实现芯片之间更细的间距连接。这种技术可以实现小至10 μm的焊盘间距，与微凸点技术相比显着提高了互连密度。  无凸点Chiplet 3D IC集成： 这种新兴技术，如台积电的SoIC（集成芯片系统），涉及通过芯片到晶圆（CoW）或晶圆到晶圆（WoW）工艺进行无凸点混合键合Chiplet。它承诺更高的集成密度和性能。  组装工艺 先进封装技术中使用了几种组装工艺： 1.线键合 2.表面贴装技术（SMT） 3.有机基板上的倒装芯片大规模回流 4.芯片到芯片（CoC）、芯片到晶圆（CoW）和晶圆到晶圆（WoW）热压键合和混合键合 结论 先进封装技术对于满足现代电子设备和应用的需求非常重要。随着半导体行业的不断发展，这些封装技术将在实现更高性能、改进功能和更小尺寸方面发挥越来越重要的作用。从2D集成到无凸点3D Chiplet集成，每种技术在性能、成本和可制造性方面都提供了独特的优势和权衡。 先进封装的未来会在材料、工艺和设计方法方面进行进一步创新，以解决功耗、热管理和信号完整性的挑战。随着AI、5G和其他新兴技术继续推动半导体行业向前发展，先进封装将继续成为下一代电子系统的关键赋能技术。 |
