先进封装技术持续演进

 

传统上,封装的目的是将切割好的芯片进行固定、引线和塑封保护。但随着半导体技术的发展,越来越多前道工艺需要完成的步骤被引入后道工艺当中,两者的界限变得越来越模糊。随之而来的是,越来越多超越传统封装理念的先进封装技术被提出。

据包旭升介绍,先进封装主要涉及芯片厚度减小、尺寸增大及其对封装集成敏感度的提高,基板线宽距和厚度的减小,互联高度和中心距的减小,引脚中心距的减小,封装体结构的复杂度和集成度提高,以及封装体的小型化发展、功能的提升和系统化程度的提高。

先进封装的关键工艺涉及芯片互联(WB/打线、FC/倒装、RDL/重布线、TSV/硅穿孔、DBI等)和基板(金属框架、陶瓷基板、有机基板、RDL stack/重布线堆叠、异构基板、转接基板等),芯片、器件的保护与散热(塑封、空腔、FcBGA和裸芯片/WLCSP等),以及不同引脚形式(Lead、Non-lead、BGA等)的结合。

SiP是当前应用较为广泛的先进封装技术之一,是先进封装中带有系统功能的多芯片与器件的一种封装形式的总称。SiP可以将一颗或多颗芯片及被动元件整合在一个封装模块当中,从而实现具有完整功能的电路集成。这种封装方式可以降低成本,缩短上市时间,同时克服了芯片系统集成过程中面临的工艺兼容、信号混合、噪声干扰、电磁干扰等难题。

随着先进封装技术的发展,一种“小芯片(Chiplet)”的发展理念又被提出,成为当前封装领域较为热门的话题之一。包旭升认为,Chiplet其实也可以算是一种SiP技术,是系统级芯片(SoC)中IP模块的芯片化。其主要目的是为了提高良率和降低成本,同时提高设计的灵活度,缩短设计周期。一般来说,一颗SoC芯片中会包含许多不同的IP模块,随着芯片制造工艺已经演进到7/5nm,但并不是所有IP模块都需要做到7/5nm,把一些IP模块单独拿出来,做成一个标准化功能的小芯片,这个就可以称为Chiplet。它相当于一个标准化的元件,当这个单独的标准化元件制造完成之后,可以再和其他的功能模块,如存储芯片、应用处理器等封装在一起,做成一个SiP模块,执行复杂的功能。

对此,半导体专家莫大康指出,人们在不断探索采用多芯片异构集成的方式,把一颗复杂的芯片分解成若干个子系统,其中一些子系统可以实现标准化,然后就像IP核一样把它们封装在一起。Chiplet或许将成为未来芯片制造当中一个重要的发展方向。

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来源:中国电子报