人工智能芯片先进封装技术

随着人工智能(AI)和集成电路的飞速发展,人工智能芯片逐渐成为全球科技竞争的焦点。在后摩尔时代,AI芯片的算力提升和功耗降低越来越依靠具有硅通孔、微凸点、异构集成、Chiplet等技术特点的先进封装技术。从AI芯片的分类与特点出发,对国内外典型先进封装技术进行分类与总结,在此基础上,对先进封装结构可靠性以及封装散热等方面面临的挑战进行总结并提出相应解决措施。面向AI应用,对先进封装技术的未来发展进行展望。

三维集成电路先进封装中聚合物基材料的研究进展

人工智能、大数据、物联网和可穿戴设备的迅猛发展,极大地催生了对高端芯片的需求。随着摩尔定律发展趋缓,尺寸微缩技术使芯片遭遇了物理节点失效、经济学定律失效,以及性能、功耗、面积指标不足等诸多问题。作为延续和拓展摩尔定律的重要赛道,三维先进封装技术已成为推动高端芯片向多功能化以及产品多元化集聚发展的重要动力。先进封装技术的迅猛发展对聚合物基关键封装材料的耐腐蚀性、电气、化学和机械性能都提出了更高的要求。针对三维集成电路的先进封装工艺需求,论述了不同聚合物基关键材料的研究进展及应用现状,明晰了不同聚合物基材料所面临的挑战和机遇,提出了相应的解决方案,并展望了未来的研究方向。

高速电镀铜技术在先进封装金属互连中的研究进展

简单阐述了高速电镀铜技术在先进封装金属互连结构中的应用,重点介绍了电镀液、电镀设备和工艺控制三个因素对电镀速率和质量的影响,并对国内外电镀液添加剂种类、电镀液配方、电镀设备对流传质速率、电镀设备电流密度控制能力以及电镀工艺参数优化等因素对高速电镀铜沉积速率和质量的影响进行了评述。最后,总结了不同晶粒取向和晶粒大小的铜镀层在先进封装混合键合技术中的应用优势,并展望了高速电镀技术未来的应用领域与发展方向。

先进封装Chiplet技术

随着先进制程技术迭代到5nm、3nm,摩尔定律的效应逐渐趋缓,制程开发成本和复杂度也在不断攀升。在芯片散热、传输带宽、制造良率等面临挑战的背景下,单颗芯片的性能提升遇到了“功耗墙、存储墙、面积墙”等瓶颈。而Chiplet技术的出现,为这一问题提供了新的解决思路。本文概述Chiplet芯片的底层封装技术,阐述我国先进封装领域发展的现状,对我国先进封装发展提出建议。

富士康进军先进封装领域,夏普将于2026年实现量产

经济日报7月11日报道,富士康集团已进军先进封装领域,重点布局时下主流的面板级扇出封装(FOPLP)半导体方案。继旗下群创光电(Innolux)之后,富士康集团投资的夏普(Sharp)也宣布进军日本面板级扇出式封装领域,预计将于2026年投产。

【行业动态】传这家电子大厂解散先进封装业务组

2023年初,三星电子聘请台积电前研发副处长林俊成,担任半导体部门先进封装业务组的副总裁。近日有消息称,该业务组已解散。有传闻称中国内地晶圆厂正试图招募林俊成,他的下一步行动备受瞩目。林俊成拥有“半导体封装专家”的称号。

晶圆微凸点技术在先进封装中的应用研究进展

先进封装技术持续朝着连接密集化、堆叠多样化和功能系统化的方向发展,探索了扇出型封装、2.5D/3D封装、系统级封装等多种封装工艺。晶圆微凸点技术已被广泛应用于各种先进封装工艺中,是最重要的基础技术之一。本文介绍了微凸点制备的主要技术并进行优劣势比较,同时详述了锡球凸点和铜柱凸点两种不同的微凸点结构,为微凸点技术的更深入研究提供参考。最后,本文整理了微凸点技术在先进封装中的应用,并展望了未来的发展趋势。

一种基于数字赋能视角下的微系统先进封装研发模式探索

数字赋能是利用数学化知识和数字化技术改变传统模式的新型生产研发手段,在先进封装领域具有重要意义.部分国际先进企业的研究进展和现有研究成果多以生产管理控制精密化为主,虽然运用了传感、人工智能、神经网络算法、物联网等多种智能手段,但关于研发阶段数据分析的相关研究尚无系统性的方法.其原因在于先进封装研发体系是一个开放的复杂巨系统,不能只简单依据设计-仿真-迭代实验的模式进行研发.在此基础上,依据钱学森先生的定性-定量法思想提出了一种全周期智能优化自演进工程方法论:既通过建立面向微系统先进封装技术的各环节封装子系统,分别对研发及生产过程的数据进行针对性的收集,结合先进算法,构建数学模型及经验公式,又通过专家系统的分析综合迭代,形成具有足够科学根据的结论.该方法论可用于微系统先进封装研发,并对基于该成果在封装设计、封装制造等研发过程中的应用情况进行展示,总结归纳出下一步的工作方向思路.

先进封装中凸点技术的研究进展

随着异构集成模块功能和特征尺寸的不断增加,三维集成技术应运而生。凸点之间的互连是实现芯片三维叠层的关键,制备出高可靠性的微凸点对微电子封装技术的进一步发展具有重要意义。整理归纳了先进封装中的凸点技术,包括凸点的制备方法与材料、微观组织与力学性能、电性能与可靠性、仿真在凸点中的应用,为后续凸点研究提供参考。最后,对凸点技术进行了展望,凸点工艺将继续向着微型化、小节距、无铅化和高可靠性方向发展。

基于先进封装的硅通孔镀铜工艺仿真分析

在硅通孔镀铜填充中,形成的空洞或缝隙都会导致芯片出现严重的质量问题。通过仿真分析促进剂和抑制剂对硅通孔镀铜填充过程的影响,在没有添加剂加入,或者单独加入加速剂或抑制剂都无法实现硅通孔镀铜完全填充,而通过加速剂和抑制剂的合理配比,可以实现硅通孔无缺陷完全填充,为工艺验证和设备研发提供理论支持。

先进封装:华为未来技术突破路线?

台积电挟强大的先进封装技术与苹果的开创最先进的手机AP技术,这将给被限制在7nm制程无法进入世界一流的华为麒麟一个很好的示范,3D堆栈芯片搭配InFO的整合先进封装将是华为未来突破的一个重大技术路线指引。

电偶腐蚀对先进封装铜蚀刻工艺的影响

在先进封装的铜种子层湿法蚀刻工艺中,电镀铜镀层的蚀刻存在各向异性的现象。研究结果表明,在磷酸、双氧水的蚀刻液体系中,因电偶腐蚀造成的凸点电镀铜蚀刻量约为铜种子层蚀刻量的4.9倍。通过分析凸点上锡、镍镀层的能谱数据及蚀刻效果,发现该凸点结构中的锡、镍镀层表面存在钝化层,导致锡、镍镀层的蚀刻量远低于铜镀层。在加入不同添加剂的蚀刻液中,通过络合铜或破坏锡、镍镀层表面钝化层的方法,均能达到抑制凸点上铜镀层发生电偶腐蚀的效果。其中,复合型添加剂可以使凸点上铜镀层的横向蚀刻量降低约82%,并且添加剂无残留风险。

高性能计算令高密度扇出成为先进封装主战场

最近有媒体曝出,苹果采用了先进封装3D堆叠技术,正在进行系统整合芯片(SoIC)的小规模试产。他们计划将SoIC与集成扇出型(InFO)封装技术结合,预计最快将在2025-2026年间应用于MacBook上。

先进封装表面金属化研究

先进封装是半导体行业未来发展的重要一环,是超越摩尔定律的关键技术。本文通过对不同封装材料进行表面金属化处理,发现粗糙度和镀层应力对镀层结合力均有显著影响。选择合适的粗化方法及低应力电镀铜镀液可以在不显著增加封装材料表面粗糙度的情况下提高镀层结合力(剥离强度>0.53 N/mm),从而有利于制作精细线路(线宽/线距=15μm/15μm)。

先进封装技术在三维闪存产品中的应用探讨

在存储技术发展过程中,三维闪存存储器以其单位面积内存储容量大、改写速度快等优点,正逐步取代机械硬盘成为大数据存储领域中的主角。但是目前市面上的Nand Flash产品封装还是多以传统金属线键合技术为主,这类传统方案会在一些特殊应用和需求下存在较难进一步降低封装体的尺寸、传输速度受限等问题。为了应对产品尺寸持续向小、速度和带宽需求持续增大的趋势,三维闪存封装也需要更多的形式,可以结合当前涌现出的多种先进封装形式寻找新的解决方案。本文通过分析SiP、Fan-out、3D和Chiplet等先进封装形式,探讨在三维闪存封装中的可能应用方案,利用重新布线层(RDL)代替基板、TSV,Bumping代替金线的连接等技术,有效缩小封装体面积同时,提升产品的运行速度,增强数据处理能力。

甬矽电子:跻身国内先进封装第一梯队

进入三月,甬矽电子(宁波)股份有限公司开始了一季度冲刺。同一时间,5公里开外的二期厂房也正处于紧锣密鼓的收尾阶段。这处占地500亩,项目总投资111亿元的厂房将于5月份实现交付,达产后具备年产130亿件高密度封测集成电路模块,年销售额110亿元的生产能力。届时,甬矽电子技术能力将达到世界领先水平,产能规模将跃居国内第一、全球第五。

半导体先进封装光刻机的微振动要求分析

先进封装技术将成为集成电路发展的另一个技术方向,来提升整体系统的集成度以及应用方面的整体性能。先进封装技术区别于传统封装技术,主要体现在尺度的变化带来的封装工艺的变化。其中先进封装中最为关键的工艺包括光刻,而防微振技术的应用将能够保证光刻设备在复杂多样的振动环境下正常工作。

一种用于先进封装的圆台硅通孔的刻蚀方法

在集成电路的制造阶段延续摩尔定律变得越发困难,而在封装阶段利用三维空间可以视作对摩尔定律的拓展。硅通孔是利用三维空间实现先进封装的常用技术手段,现有技术中对于应用于CMOS图像传感器件封装的圆台硅通孔,采用的是在顶部不断横向刻蚀的方式实现的,不利于封装密度的提高,且对于光刻设备的分辨率有一定的要求。针对现有技术中的问题,一种严格控制横向刻蚀尺寸(仅占原始特征尺寸的3%~12%)的圆台硅通孔刻蚀方法被研究探索出来。该方法通过调节下电极功率(≤30 W),获得了侧壁角度可调(70°~88°)、通孔底部开口尺寸小于光刻定义特征尺寸的圆台硅通孔结构。这一方法有望向三维集成电路领域推广,有助于在封装阶段延续摩尔定律。

先进封装RDL-first工艺研究进展

随着摩尔定律逐步达到极限,大量行业巨头暂停了7 nm以下工艺的研发,转而将目光投向先进封装领域。其中再布线先行(RDL-first)工艺作为先进封装技术的重要组成部分,因其具备高良率、高密度布线的优势吸引了大量研究者的目光。总结了RDL-first工艺的技术路线及优势,详细介绍其工艺进展,模拟其在程序中的应用,并对RDL-first工艺的发展方向进行展望,为RDL-first技术的进一步优化提供参考。

先进封装铜-铜直接键合技术的研究进展

在后摩尔时代,先进三维封装技术成为实现电子产品集成化、小型化的重要出路。应用于封装互连的传统无铅锡基钎料由于存在金属间化合物脆性、电迁移失效、制备工艺限制等问题,已不再适用于窄间距、小尺寸的封装。金属铜的电阻率低、抗电迁移性能好,其工艺制备尺寸可减小到微米级且无坍塌现象。铜-铜(Cu-Cu)直接互连结构可以实现精密制备以及在高电流密度下服役。对Cu-Cu键合材料的选择、键合工艺的特点及服役可靠性的相关研究进展进行了总结。