先進封裝技術持續演進

2020-09-12

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傳統上,封裝的目的是將切割好的晶片進行固定、引線和塑封保護。但隨著半導體技術的發展,越來越多前道製程需要完成的步驟被引入後道製程當中,兩者的界限變得越來越模糊。隨之而來的是,越來越多超越傳統封裝理念的先進封裝技術被提出。

   

先進封裝主要涉及晶片厚度減小、尺寸增大及其對封裝集成敏感度的提高,基板線寬距和厚度的減小,互聯高度和中心距的減小,引腳中心距的減小,封裝體結構的複雜度和集成度提高,以及最終封裝體的小型化發展、功能的提升和系統化程度的提高。

      

先進封裝的關鍵製程涉及晶片互聯 (WB/ 打線、FC/ 倒裝、RDL/ 重佈線、TSV/ 矽穿孔、DBI 等) 和基板 (金屬框架、陶瓷基板、有機基板、RDL stack/ 重佈線堆疊、異構基板、轉接基板等),晶片、器件的保護與散熱 (塑封、空腔、FcBGA 和裸晶片 /WLCSP 等),以及不同引腳形式 (Lead、Non-lead、BGA 等) 的結合。

    

SiP 是當前應用最為廣泛的先進封裝技術之一,是先進封裝中帶有系統功能的多晶片與器件的一種封裝形式的總稱。SiP 可以將一顆或多顆晶片及被動元件整合在一個封裝模組當中,從而實現具有完整功能的電路集成。這種封裝方式可以降低成本,縮短上市時間,同時克服了晶片系統集成過程中面臨的技術相容、信號混合、雜訊干擾、電磁干擾等難題。

   

隨著先進封裝技術的發展,一種“小晶片 (Chiplet)”的發展理念又被提出,成為當前封裝領域最熱門的話題之一。Chiplet 其實也可以算是一種 SiP 技術,是系統級晶片 (SoC) 中 IP 模組的晶片化。其主要目的是為了提高良率和降低成本,同時提高設計的靈活度,縮短設計週期。一般來說,一顆 SoC 晶片中會包含許多不同的 IP 模組,隨著晶片製造技術已經演進到 7/5nm,但並不是所有 IP 模組都需要做到 7/5nm,把一些 IP 模組單獨拿出來,做成一個標準化功能的小晶片,這個就可以稱為 Chiplet。它相當於一個標準化的元件,當這個單獨的標準化元件製造完成之後,可以再和其他的功能模組,如存儲晶片、應用處理器等封裝在一起,做成一個 SiP 模組,執行複雜的功能。

     

對此,半導體專家莫大康指出,人們在不斷探索採用多晶片異構集成的方式,把一顆複雜的晶片分解成若干個子系統,其中一些子系統可以實現標準化,然後就像 IP 核一樣把它們封裝在一起。Chiplet 或許將成為未來晶片製造當中一個重要的發展方向。