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芯片先進封裝的優勢

芯片半導體 ? 來源:芯片半導體 ? 2024-01-16 14:53 ? 次閱讀
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芯片的先進封裝是一種超越摩爾定律的重要技術,它可以提供更好的兼容性和更高的連接密度,使得系統集成度的提高不再局限于同一顆芯片。

先進封裝的優勢主要體現在以下幾個方面:

優化連接方式,實現更高密度的集成:通過改進封裝技術,可以實現更小、更密集的芯片連接,從而提高系統集成度。

更容易地實現異構集成:先進封裝可以在同一個封裝內集成不同材料、線寬的半導體芯片和器件,從而充分利用不同種類芯片的性能優勢以及成熟制程的成本優勢。這種異構集成可以大大提高系統的整體性能。

為芯片的功能拓展增加了可能性:傳統封裝技術本身對芯片的功能并不會產生實質變化,而先進封裝則可以通過集成不同的芯片和器件,為芯片的功能拓展提供更多的可能性。

先進封裝技術包括倒裝芯片(FlipChip)、晶圓級封裝(WLP)、2.5D封裝、3D封裝等。其中,倒裝芯片技術是一種將芯片有源區面對基板的封裝方式,通過芯片上呈陣列排列的焊料凸點實現芯片與基板的互聯,具有封裝面積減小、引線互連長度縮短、引腳數量增加等優點。晶圓級封裝技術則是一種在晶圓級別進行封裝的技術,可以提高生產效率和降低成本。

總的來說,先進封裝技術是芯片制造領域的重要發展方向之一,它可以提高芯片的性能和可靠性,降低成本,為電子產品的進一步發展提供支持。

倒裝芯片(FlipChip)

倒裝芯片(Flip Chip)也稱倒裝片,是一種無引腳結構,一般含有電路單元。其設計用于通過適當數量的位于其面上的錫球(導電性粘合劑所覆蓋),在電氣上和機械上連接于電路。

具體來說,倒裝芯片是將集成電路(IC)芯片的有源區面對基板,通過芯片上呈陣列排列的焊料凸點實現芯片與基板的互聯,芯片和基板之間的互聯僅靠焊料凸點來完成。這種技術可以大大減小封裝體積,實現輕、薄、短、小的封裝需求,同時可以有效改善芯片的電性能和熱性能。

倒裝芯片技術是當前微電子封裝領域中最先進的封裝技術之一,被廣泛應用于各種高性能、小尺寸的電子產品中,如智能手機、平板電腦、可穿戴設備等。

晶圓級封裝(WLP)

晶圓級封裝(WLP,Wafer Level Packaging)是一種先進的封裝技術。具體來說,這種技術涉及準備預處理窗口晶圓和預處理電路晶圓,然后在中間載體的原子級光滑的表面上生長金屬層。它具有許多優點,包括尺寸小、電性能優良、散熱好、成本低等。

由于這些優勢,晶圓級封裝近年來發展迅速,并被廣泛應用于各種高性能、小尺寸的電子產品中

2.5D封裝

2.5D封裝是一種介于2D和3D之間的先進封裝技術。在實現更精細的線路與空間利用方面,2.5D封裝展現出了顯著的優勢。它將多個裸片堆疊或并排放置在具有硅通孔(TSV)的中介層頂部,并利用中介層提供芯片之間的互聯。

此外,2.5D封裝技術通常應用于高端ASICFPGAGPU和內存立方體等領域。例如,賽靈思曾采用此技術將其大型FPGA劃分為四個良率更高的較小芯片,并將這些芯片連接到硅中介層,最終廣泛用于高帶寬內存(HBM)處理器集成。

值得一提的是,2.5D封裝不僅有2D的特點,同時也具備部分3D的特點。其物理結構表現為所有芯片和無源器件均位于XY平面上方,至少有部分芯片和無源器件安裝在中介層上。此外,中介層的布線和過孔位于XY平面的上方,而基板的布線和過孔則位于XY平面的下方。

3D封裝

3D封裝是一種先進的封裝技術,它在封裝過程中將芯片以立體方式堆疊,從而改變堆疊方式,縮短芯片之間的距離,加快芯片間的連接速度。這種技術被視為提升芯片性能的方法之一。

具體來說,3D封裝技術允許不同功能的芯片堆疊在一起,提高了芯片的整合度,減少了電路板上的空間占用,降低了系統的體積和重量。此外,由于芯片之間的距離縮短,信號傳輸的延遲也相應減少,從而提高了系統的響應速度和性能。

與2.5D封裝相比,3D封裝在Z軸方向上進行堆疊,進一步提高了封裝密度和性能。這種技術在高性能計算、人工智能、數據中心等領域具有廣泛的應用前景。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:芯片的先進封裝

文章出處:【微信號:TenOne_TSMC,微信公眾號:芯片半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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