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12種當(dāng)今最主流的先進(jìn)封裝技術(shù)

旺材芯片 ? 來(lái)源:SiP與先進(jìn)封裝技術(shù) ? 作者:Suny Li ? 2021-04-01 16:07 ? 次閱讀

一項(xiàng)技術(shù)能從相對(duì)狹窄的專業(yè)領(lǐng)域變得廣為人知,有歷史的原因,也離不開著名公司的推波助瀾,把SiP帶給大眾的是蘋果(Apple),而先進(jìn)封裝能引起公眾廣泛關(guān)注則是因?yàn)榕_(tái)積電(TSMC)。

蘋果說(shuō),我的i Watch采用了SiP技術(shù),SiP從此廣為人知;臺(tái)積電說(shuō),除了先進(jìn)工藝,我還要搞先進(jìn)封裝,先進(jìn)封裝因此被業(yè)界提到了和先進(jìn)工藝同等重要的地位。

近些年,先進(jìn)封裝技術(shù)不斷涌現(xiàn),新名詞也層出不窮,讓人有些眼花繚亂,目前可以列出的先進(jìn)封裝相關(guān)的名稱至少有幾十種。

例如:WLP(Wafer Level Package), FIWLP(Fan-in Wafer Level Package), FOWLP(Fan-Out Wafer Level Package), eWLB(embedded Wafer Level BallGrid Array), CSP(Chip Scale Package), WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package), CoW(Chip on Wafer), WoW(Wafer on Wafer), FOPLP(Fan-Out Panel Level Package), InFO(Integrated Fan-Out), CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate), HBM(High-Bandwidth Memory), HMC(Hybrid MemoryCube), Wide-IO(Wide Input Output), EMIB(Embedded Multi-Die Interconect Bridge), Foveros, Co-EMIB, ODI(Omni-Directional Interconnect), 3D IC, SoIC, X-Cube…等等…這些都屬于先進(jìn)封裝技術(shù)。

如何區(qū)分并理解這些讓人眼花繚亂的先進(jìn)封裝技術(shù)呢?這就是本文要告訴讀者的。

首先,為了便于區(qū)分,我們將先進(jìn)封裝分為兩大類:① 基于XY平面延伸的先進(jìn)封裝技術(shù),主要通過(guò)RDL進(jìn)行信號(hào)的延伸和互連;② 基于Z軸延伸的先進(jìn)封裝技術(shù),主要是通過(guò)TSV進(jìn)行信號(hào)延伸和互連。

基于XY平面延伸的 先進(jìn)封裝技術(shù)

這里的XY平面指的是Wafer或者芯片的XY平面,這類封裝的鮮明特點(diǎn)就是沒有TSV硅通孔,其信號(hào)延伸的手段或技術(shù)主要通過(guò)RDL層來(lái)實(shí)現(xiàn),通常沒有基板,其RDL布線時(shí)是依附在芯片的硅體上,或者在附加的Molding上。因?yàn)樽罱K的封裝產(chǎn)品沒有基板,所以此類封裝都比較薄,目前在智能手機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。

1.FOWLP

FOWLP (Fan-out Wafer Level Package)是WLP(Wafer Level Package)的一種,因此我們需要先了解WLP晶圓級(jí)封裝。

在WLP技術(shù)出現(xiàn)之前,傳統(tǒng)封裝工藝步驟主要在裸片切割分片后進(jìn)行,先對(duì)晶圓(Wafer)進(jìn)行切割分片(Dicing),然后再封裝(Packaging)成各種形式。

WLP于2000年左右問(wèn)世,有兩種類型:Fan-in(扇入式)和Fan-Out(扇出式)WLP晶圓級(jí)封裝和傳統(tǒng)封裝不同,在封裝過(guò)程中大部分工藝過(guò)程都是對(duì)晶圓進(jìn)行操作,即在晶圓上進(jìn)行整體封裝(Packaging),封裝完成后再進(jìn)行切割分片。

因?yàn)榉庋b完成后再進(jìn)行切割分片,因此,封裝后的芯片尺寸和裸芯片幾乎一致,因此也被稱為CSP(Chip Scale Package)或者WLCSP(Wafer Level Chip Scale Packaging),此類封裝符合消費(fèi)類電子產(chǎn)品輕、小、短、薄化的市場(chǎng)趨勢(shì),寄生電容、電感都比較小,并具有低成本、散熱佳等優(yōu)點(diǎn)。

開始WLP多采用Fan-in型態(tài),可稱之為Fan-in WLP 或者FIWLP,主要應(yīng)用于面積較小、引腳數(shù)量少的芯片。

隨著IC工藝的提升,芯片面積縮小,芯片面積內(nèi)無(wú)法容納足夠的引腳數(shù)量,因此衍生出Fan-Out WLP 封裝形態(tài),也稱為FOWLP,實(shí)現(xiàn)在芯片面積范圍外充分利用RDL做連接,以獲取更多的引腳數(shù)。

FOWLP,由于要將RDL和Bump引出到裸芯片的外圍,因此需要先進(jìn)行裸芯片晶圓的劃片分割,然后將獨(dú)立的裸芯片重新配置到晶圓工藝中,并以此為基礎(chǔ),通過(guò)批量處理、金屬化布線互連,形成最終封裝。FOWLP封裝流程如下圖所示。

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FOWLP受到很多公司的支持,不同的公司也有不同的命名方法,下圖所示為各大公司的提供的FOWLP。

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無(wú)論是采用Fan-in還是Fan-out,WLP晶圓級(jí)封裝和PCB的連接都是采用倒裝芯片形式,芯片有源面朝下對(duì)著印刷電路板,可以實(shí)現(xiàn)最短的電路徑,這也保證了更高的速度和更少的寄生效應(yīng)。另一方面,由于采用批量封裝,整個(gè)晶圓能夠?qū)崿F(xiàn)一次全部封裝,成本的降低也是晶圓級(jí)封裝的另一個(gè)推動(dòng)力量。

2.INFO

InFO(Integrated Fan-out)是臺(tái)積電(TSMC)于2017年開發(fā)出來(lái)的FOWLP先進(jìn)封裝技術(shù),是在FOWLP工藝上的集成,可以理解為多個(gè)芯片F(xiàn)an-Out工藝的集成,而FOWLP則偏重于Fan-Out封裝工藝本身。

InFO給予了多個(gè)芯片集成的空間,可應(yīng)用于射頻和無(wú)線芯片的封裝,處理器和基帶芯片封裝,圖形處理器和網(wǎng)絡(luò)芯片的封裝。下圖為FIWLP,F(xiàn)OWLP和InFO對(duì)比示意圖。

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蘋果iPhone處理器早年一直是三星來(lái)生產(chǎn),但臺(tái)積電卻從蘋果A11 開始,接連獨(dú)拿兩代iPhone處理器訂單,關(guān)鍵之一,就在于臺(tái)積電全新封裝技術(shù)InFO,能讓芯片與芯片之間直接互連,減少厚度,騰出寶貴的空間給電池或其他零件使用。

蘋果從 iPhone 7 就開始InFO封裝,后續(xù)繼續(xù)在用,iPhone 8、iPhone X,包括以后其他品牌手機(jī)也會(huì)開始普遍使用這個(gè)技術(shù)。蘋果和臺(tái)積電的加入改變了FOWLP技術(shù)的應(yīng)用狀況,將使市場(chǎng)開始逐漸接受并普遍應(yīng)用FOWLP(InFO)封裝技術(shù)。

3.FOPLP

FOPLP(Fan-out Panel Level Package)面板級(jí)封裝,借鑒了FOWLP的思路和技術(shù),但采用了更大的面板,因此可以量產(chǎn)出數(shù)倍于 300 毫米硅晶圓芯片的封裝產(chǎn)品。

FOPLP技術(shù)是FOWLP 技術(shù)的延伸,在更大面積的方形載板上進(jìn)行Fan-Out制程,因此被稱為 FOPLP 封裝技術(shù),其Panel載板可以采用PCB載板,或者液晶面板用的玻璃載板。

目前而言,F(xiàn)OPLP采用了如 24×18英寸(610×457mm)的PCB載板,其面積大約是 300 mm硅晶圓的4 倍,因而可以簡(jiǎn)單的視為在一次的制程下,就可以量產(chǎn)出 4 倍于300 mm硅晶圓的先進(jìn)封裝產(chǎn)品。

和FOWLP工藝相同,F(xiàn)OPLP 技術(shù)可以將封裝前后段制程整合進(jìn)行,可以將其視為一次的封裝制程,因此可大幅降低生產(chǎn)與材料等各項(xiàng)成本。下圖為FOWLP和FOPLP比較。

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FOPLP采用了PCB上的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行RDL的生產(chǎn),其線寬、線間距目前均大于10um,采用SMT設(shè)備進(jìn)行芯片和無(wú)源器件的貼裝,由于其面板面積遠(yuǎn)大于晶圓面積,因而可以一次封裝更多的產(chǎn)品。相對(duì)FOWLP,F(xiàn)OPLP具有更大的成本優(yōu)勢(shì)。目前,全球各大封裝業(yè)者包括三星電子、日月光均積極投入到FOPLP 制程技術(shù)中。

4.EMIB

EMIB(Embedded Multi-Die Interconnect Bridge)嵌入式多芯片互連橋先進(jìn)封裝技術(shù)是由英特爾提出并積極應(yīng)用的,和前面描述的3種先進(jìn)封裝不同,EMIB是屬于有基板類封裝,因?yàn)镋MIB也沒有TSV,因此也被劃分到基于XY平面延伸的先進(jìn)封裝技術(shù)。

EMIB理念跟基于硅中介層的2.5D封裝類似,是通過(guò)硅片進(jìn)行局部高密度互連。與傳統(tǒng)2.5封裝的相比,因?yàn)闆]有TSV,因此EMIB技術(shù)具有正常的封裝良率、無(wú)需額外工藝和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的SoC芯片,CPU、GPU、內(nèi)存控制器及IO控制器都只能使用一種工藝制造。采用EMIB技術(shù),CPU、GPU對(duì)工藝要求高,可以使用10nm工藝, IO單元、通訊單元可以使用14nm工藝,內(nèi)存部分則可以使用22nm工藝,采用EMIB先進(jìn)封裝技術(shù)可以把三種不同工藝整合到一起成為一個(gè)處理器。下圖是EMIB示意圖。

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和硅中介層(interposer)相比,EMIB硅片面積更微小、更靈活、更經(jīng)濟(jì)。EMIB封裝技術(shù)可以根據(jù)需要將CPU、IO、GPU甚至FPGA、AI等芯片封裝到一起,能夠把10nm、14nm、22nm等多種不同工藝的芯片封裝在一起做成單一芯片,適應(yīng)靈活的業(yè)務(wù)的需求。

通過(guò)EMIB方式,KBL-G平臺(tái)將英特爾酷睿處理器與AMD Radeon RX Vega M GPU整合在一起,同時(shí)具備了英特爾處理器強(qiáng)大的計(jì)算能力與AMD GPU出色的圖形能力,并且還有著極佳的散熱體驗(yàn)。這顆芯片創(chuàng)造了歷史,也讓產(chǎn)品體驗(yàn)達(dá)到了一個(gè)新的層次。

基于Z軸延伸的 先進(jìn)封裝技術(shù)

基于Z軸延伸的先進(jìn)封裝技術(shù)主要是通過(guò)TSV進(jìn)行信號(hào)延伸和互連,TSV可分為2.5D TSV和3D TSV,通過(guò)TSV技術(shù),可以將多個(gè)芯片進(jìn)行垂直堆疊并互連。

在3D TSV技術(shù)中,芯片相互靠得很近,所以延遲會(huì)更少,此外互連長(zhǎng)度的縮短,能減少相關(guān)寄生效應(yīng),使器件以更高的頻率運(yùn)行,從而轉(zhuǎn)化為性能改進(jìn),并更大程度的降低成本。

TSV技術(shù)是三維封裝的關(guān)鍵技術(shù),包括半導(dǎo)體集成制造商、集成電路制造代工廠、封裝代工廠、新興技術(shù)開發(fā)商、大學(xué)與研究所以及技術(shù)聯(lián)盟等研究機(jī)構(gòu)都對(duì) TSV 的工藝進(jìn)行了多方面的研發(fā)。

此外,需要讀者注意,雖然基于Z軸延伸的先進(jìn)封裝技術(shù)主要是通過(guò)TSV進(jìn)行信號(hào)延伸和互連,但RDL同樣是不可或缺的,例如,如果上下層芯片的TSV無(wú)法對(duì)齊時(shí),就需要通過(guò)RDL進(jìn)行局部互連。

5.CoWoS

CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是臺(tái)積電推出的 2.5D封裝技術(shù),CoWoS是把芯片封裝到硅轉(zhuǎn)接板(中介層)上,并使用硅轉(zhuǎn)接板上的高密度布線進(jìn)行互連,然后再安裝在封裝基板上,如下圖所示。

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CoWoS和前面講到的InFO都來(lái)自臺(tái)積電,CoWoS有硅轉(zhuǎn)接板Silicon Interposer,InFO則沒有。CoWoS針對(duì)高端市場(chǎng),連線數(shù)量和封裝尺寸都比較大。InFO針對(duì)性價(jià)比市場(chǎng),封裝尺寸較小,連線數(shù)量也比較少。

臺(tái)積電2012年就開始量產(chǎn)CoWoS,通過(guò)該技術(shù)把多顆芯片封裝到一起,通過(guò)Silicon Interposer高密度互連,達(dá)到了封裝體積小,性能高、功耗低,引腳少的效果。

CoWoS技術(shù)應(yīng)用很廣泛,英偉達(dá)的GP100、戰(zhàn)勝柯潔的AlphaGo背后的Google芯片TPU2.0都是采用CoWoS技術(shù),人工智能AI的背后也是有CoWoS的貢獻(xiàn)。目前,CoWoS已經(jīng)獲得NVIDIA、AMD、Google、XilinX、華為海思等高端芯片廠商的支持。

6.HBM

HBM(High-Bandwidth Memory )高帶寬內(nèi)存,主要針對(duì)高端顯卡市場(chǎng)。HBM使用了3D TSV和2.5D TSV技術(shù),通過(guò)3D TSV把多塊內(nèi)存芯片堆疊在一起,并使用2.5D TSV技術(shù)把堆疊內(nèi)存芯片和GPU在載板上實(shí)現(xiàn)互連。下圖所示為HBM技術(shù)示意圖。

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HBM目前有三個(gè)版本,分別是HBM、HBM2和HBM2E,其帶寬分別為128 GBps/Stack、256 GBps/Stack和307 GBps/Stack,最新的HBM3還在研發(fā)中。

AMD、NVIDIA和海力士主推的HBM標(biāo)準(zhǔn),AMD首先在其旗艦顯卡首先使用HBM標(biāo)準(zhǔn),顯存帶寬可達(dá)512 GBps,NVIDIA也緊追其后,使用HBM標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)1TBps的顯存帶寬。和DDR5相比,HBM性能提升超過(guò)了3倍,但功耗卻降低了50%。

7.HMC

HMC(Hybrid Memory Cube)混合存儲(chǔ)立方體,其標(biāo)準(zhǔn)由美光主推,目標(biāo)市場(chǎng)是高端服務(wù)器市場(chǎng),尤其是針對(duì)多處理器架構(gòu)。HMC使用堆疊的DRAM芯片實(shí)現(xiàn)更大的內(nèi)存帶寬。另外HMC通過(guò)3D TSV集成技術(shù)把內(nèi)存控制器(Memory Controller)集成到DRAM堆疊封裝里。下圖所示為HMC技術(shù)示意圖。

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對(duì)比HBM和HMC可以看出,兩者很相似,都是將DRAM芯片堆疊并通過(guò)3D TSV互連,并且其下方都有邏輯控制芯片,兩者的不同在于:HBM通過(guò)Interposer和GPU互連,而HMC則是直接安裝在Substrate上,中間缺少了Interposer和2.5D TSV。

在HMC堆疊中,3D TSV的直徑約為5~6um,數(shù)量超過(guò)了2000+,DRAM芯片通常減薄到50um,之間通過(guò)20um的MicroBump將芯片相連。

以往內(nèi)存控制器都做在處理器里,所以在高端服務(wù)器里,當(dāng)需要使用大量?jī)?nèi)存模塊時(shí),內(nèi)存控制器的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜?,F(xiàn)在把內(nèi)存控制器集成到內(nèi)存模塊內(nèi),則內(nèi)存控制器的設(shè)計(jì)就大大地簡(jiǎn)化了。此外,HMC使用高速串行接口(SerDes)來(lái)實(shí)現(xiàn)高速接口,適合處理器和內(nèi)存距離較遠(yuǎn)的情況。

8.Wide-IO

Wide-IO(Wide Input Output)寬帶輸入輸出技術(shù)由三星主推,目前已經(jīng)到了第二代,可以實(shí)現(xiàn)最多512bit的內(nèi)存接口位寬,內(nèi)存接口操作頻率最高可達(dá)1GHz,總的內(nèi)存帶寬可達(dá)68GBps,是DDR4接口帶寬(34GBps)的兩倍。

Wide-IO通過(guò)將Memory芯片堆疊在Logic芯片上來(lái)實(shí)現(xiàn),Memory芯片通過(guò)3D TSV和Logic芯片及基板相連接,如下圖所示。

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Wide-IO具備TSV架構(gòu)的垂直堆疊封裝優(yōu)勢(shì),有助打造兼具速度、容量與功率特性的移動(dòng)存儲(chǔ)器,滿足智慧型手機(jī)、平板電腦、掌上型游戲機(jī)等行動(dòng)裝置的需求,其主要目標(biāo)市場(chǎng)是要求低功耗的移動(dòng)設(shè)備。

9.Foveros

除了前面介紹過(guò)的EMIB先進(jìn)封裝之外,Intel還推出了Foveros有源板載技術(shù)。在Intel的技術(shù)介紹中,F(xiàn)overos被稱作3D Face to Face Chip Stack for heterogeneous integration,三維面對(duì)面異構(gòu)集成芯片堆疊。

EMIB與Foveros的區(qū)別在于前者是2D封裝技術(shù),而后者則是3D堆疊封裝技術(shù),與2D的EMIB封裝方式相比,F(xiàn)overos更適用于小尺寸產(chǎn)品或?qū)?nèi)存帶寬要求更高的產(chǎn)品。其實(shí)EMIB和Foveros在芯片性能、功能方面的差異不大,都是將不同規(guī)格、不同功能的芯片集成在一起來(lái)發(fā)揮不同的作用。不過(guò)在體積、功耗等方面,F(xiàn)overos 3D堆疊的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)了出來(lái)。Foveros每比特傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的功率非常低,F(xiàn)overos技術(shù)要處理的是Bump間距減小、密度增大以及芯片堆疊技術(shù)。

下圖所示是 Foveros 3D封裝技術(shù)示意圖。

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首款Foveros 3D堆疊設(shè)計(jì)的主板芯片LakeField,它集成了10nm Ice Lake處理器以及22nm核心,具備完整的PC功能,但體積只有幾枚美分硬幣大小。

雖說(shuō)Foveros是更為先進(jìn)的3D封裝技術(shù),但它與EMIB之間并非取代關(guān)系,英特爾在后續(xù)的制造中會(huì)將二者結(jié)合起來(lái)使用。

10.Co-EMIB(Foveros + EMIB)

Co-EMIB是EMIB和Foveros的綜合體,EMIB主要是負(fù)責(zé)橫向的連結(jié),讓不同內(nèi)核的芯片像拼圖一樣拼接起來(lái),而Foveros則是縱向堆棧,就好像蓋高樓一樣,每層樓都可以有完全不同的設(shè)計(jì),比如說(shuō)一層為健身房,二層當(dāng)寫字樓,三層作公寓。

將EMIB和Foveros合并起來(lái)的封裝技術(shù)被稱作Co-EMIB,是可以具有彈性更高的芯片制造方法,可以讓芯片在堆疊的同時(shí)繼續(xù)橫向拼接。因此,該技術(shù)可以將多個(gè)3D Foveros芯片通過(guò)EMIB拼接在一起,以制造更大的芯片系統(tǒng)。下圖是Co-EMIB技術(shù)示意圖。

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Co-EMIB封裝技術(shù)能提供堪比單片的性能,達(dá)成這個(gè)技術(shù)的關(guān)鍵,就是ODI(Omni-Directional Interconnect)全向互連技術(shù)。ODI具有兩種不同型態(tài),除了打通不同層的電梯型態(tài)連接外,也有連通不同立體結(jié)構(gòu)的天橋,以及層之間的夾層,讓不同的芯片組合可以有極高的彈性。ODI封裝技術(shù)可以讓芯片既實(shí)現(xiàn)水平互連,又可以實(shí)現(xiàn)垂直互連。

Co-EMIB通過(guò)全新的3D + 2D封裝方式,將芯片設(shè)計(jì)思維也從過(guò)去的平面拼圖,變成堆積木。因此,除了量子計(jì)算等革命性的全新計(jì)算架構(gòu)外,CO-EMIB可以說(shuō)是在維持并延續(xù)現(xiàn)有計(jì)算架構(gòu)與生態(tài)的最佳作法。

11.SoIC

SoIC也稱為TSMC-SoIC,是臺(tái)積電提出的一項(xiàng)新技術(shù)——集成片上系統(tǒng)(System-on-Integrated-Chips),預(yù)計(jì)在2021年,臺(tái)積電的SoIC技術(shù)就將進(jìn)行量產(chǎn)。

究竟什么是SoIC?所謂SoIC是一種創(chuàng)新的多芯片堆棧技術(shù),能對(duì)10納米以下的制程進(jìn)行晶圓級(jí)的集成。該技術(shù)最鮮明的特點(diǎn)是沒有凸點(diǎn)(no-Bump)的鍵合結(jié)構(gòu),因此具有有更高的集成密度和更佳的運(yùn)行性能。

SoIC包含CoW(Chip-on-wafer)和WoW(Wafer-on-wafer)兩種技術(shù)形態(tài),從TSMC的描述來(lái)看,SoIC就一種WoW晶圓對(duì)晶圓或CoW芯片對(duì)晶圓的直接鍵合(Bonding)技術(shù),屬于Front-End 3D技術(shù)(FE 3D),而前面提到的InFO和CoWoS則屬于Back-End 3D技術(shù)(BE 3D)。TSMC和Siemens EDAMentor)就SoIC技術(shù)進(jìn)行合作,推出了相關(guān)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證工具。

下圖是3D IC和SoIC集成的比較。

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具體的說(shuō),SoIC和3D IC的制程有些類似,SoIC的關(guān)鍵就在于實(shí)現(xiàn)沒有凸點(diǎn)的接合結(jié)構(gòu),并且其TSV的密度也比傳統(tǒng)的3D IC密度更高,直接通過(guò)極微小的TSV來(lái)實(shí)現(xiàn)多層芯片之間的互聯(lián)。如上圖所示是3D IC和SoIC兩者中TSV密度和Bump尺寸的比較。可以看出,SoIC的TSV密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3D IC,同時(shí)其芯片間的互聯(lián)也采用no-Bump的直接鍵合技術(shù),芯片間距更小,集成密度更高,因而其產(chǎn)品也比傳統(tǒng)的3D IC有更高的功能密度。

12.X-Cube

X-Cube(eXtended-Cube)是三星宣布推出的一項(xiàng)3D集成技術(shù),可以在較小的空間中容納更多的內(nèi)存,并縮短單元之間的信號(hào)距離。

X-Cube用于需要高性能和帶寬的工藝,例如5G,人工智能以及可穿戴或移動(dòng)設(shè)備以及需要高計(jì)算能力的應(yīng)用中。X-Cube利用TSV技術(shù)將SRAM堆疊在邏輯單元頂部,可以在更小的空間中容納更多的存儲(chǔ)器。

從X-Cube技術(shù)展示圖可以看到,不同于以往多個(gè)芯片2D平行封裝,X-Cube?3D封裝允許多枚芯片堆疊封裝,使得成品芯片結(jié)構(gòu)更加緊湊。芯片之間采用了TSV技術(shù)連接,降低功耗的同時(shí)提高了傳輸?shù)乃俾?。該技術(shù)將會(huì)應(yīng)用于最前沿的5G、AI、AR、HPC、移動(dòng)芯片以及VR等領(lǐng)域。

X-Cube技術(shù)大幅縮短了芯片間的信號(hào)傳輸距離,提高數(shù)據(jù)傳輸速度,降低功耗,并且還可以按客戶需求定制內(nèi)存帶寬及密度。目前X-Cube技術(shù)已經(jīng)可以支持7nm及5nm工藝,三星將繼續(xù)與全球半導(dǎo)體公司合作,將該技術(shù)部署在新一代高性能芯片中。

總結(jié) 先進(jìn)封裝技術(shù)

本文中,我們講述了12種當(dāng)今最主流的先進(jìn)封裝技術(shù)。下表是對(duì)這些主流先進(jìn)封裝技術(shù)橫向比較。

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從對(duì)比中我們可以看出,先進(jìn)封裝的出現(xiàn)和快速發(fā)展主要是在近10年間,其集成技術(shù)主要包括2D、2.5D、3D、3D+2D、3D+2.5D幾種類型,功能密度也有低、中、高、極高幾種,應(yīng)用領(lǐng)域包括了5G,AI,可穿戴設(shè)備,移動(dòng)設(shè)備、高性能服務(wù)器、高性能計(jì)算、高性能顯卡等領(lǐng)域,主要應(yīng)用廠商包括TSMC、Intel、SAMSUNG等著名芯片廠商,這也反映出先進(jìn)封裝和芯片制造融合的趨勢(shì)。

最后,我們總結(jié)一下:先進(jìn)封裝的目的就是:

提升功能密度,縮短互連長(zhǎng)度,提升系統(tǒng)性能,降低整體功耗。

先進(jìn)封裝對(duì)EDA工具也提出了新的要求,EDA工具需要既能支持FIWLP、FOWLP、2.5DTSV和3D TSV設(shè)計(jì),也需要能支持多基板設(shè)計(jì),因?yàn)橐豢町a(chǎn)品中硅中介層(inteposer)和封裝基板(Substrate)經(jīng)常集成在一起,各大EDA公司紛紛推出了新的工具來(lái)支持先進(jìn)封裝的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,包括Synopsys, Cadence, Siemens EDA(Mentor)都積極參與其中。

下圖所示為Siemens EDA XPD工具先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)截圖,該設(shè)計(jì)包含了3D TSV和2.5D TSV設(shè)計(jì),Interposer,Substrate,F(xiàn)lipChip,Microbump,BGA等元素,在EDA工具中得到了詳盡和精準(zhǔn)的體現(xiàn)。

典型的先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)(Siemens EDA XPD設(shè)計(jì)截圖)

原文標(biāo)題:一文看懂13種“先進(jìn)封裝”技術(shù)!

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