芯片先进封装技术发展史
先进封装是“超越摩尔”(More than Moore)时代的一大技术亮点。当芯片在每个工艺节点上的微缩越来越困难、也越来越昂贵之际,工程师们将多个芯片放入先进的封装中,就不必再费力缩小芯片了。本文将对先进封装技术中最常见的10个术语进行简单介绍。
先进封装是“超越摩尔”(More than Moore)时代的一大技术亮点。当芯片在每个工艺节点上的微缩越来越困难、也越来越昂贵之际,工程师们将多个芯片放入先进的封装中,就不必再费力缩小芯片了。本文将对先进封装技术中最常见的10个术语进行简单介绍。
2.5D封装是传统2D IC封装技术的进展,可实现更精细的线路与空间利用。在2.5D封装中,裸晶堆栈或并排放置在具有硅通孔(TSV)的中介层(interposer)顶部。其底座,即中介层,可提供芯片之间的连接性。
▲2.5D封装示意图
在3D IC封装中,逻辑裸晶堆栈在一起或与储存裸晶堆栈在一起,无需建构大型的系统单芯片(SoC)。裸晶之间透过主动中介层连接,2.5D IC封装是利用导电凸块或TSV将组件堆栈在中介层上,3D IC封装则将多层硅晶圆与采用TSV的组件连接在一起。
TSV技术是2.5D和3D IC封装中的关键使能技术,半导体产业一直使用HBM技术生产3D IC封装的DRAM芯片。
▲从3D封装的截面图可以看出,透过金属铜TSV实现了硅芯片之间的垂直互连
芯片库中有一系列模块化芯片可以采用裸晶到裸晶互连技术整合到封装中。Chiplet是3D IC封装的另一种形式,可以实现CMOS组件与非CMOS组件的异质整合(Heterogeneous integration)。换句话说,它们是较小型的SoC,也叫做chiplet,而不是封装中的大型SoC。
下载链接:
1、小芯片(Chiplet)接口标准.pdf
2、为什么chiplet需要标准.pdf
▲基于Chiplet的系统是由中介层上的多个Chiplet组成
FOWLP技术是针对晶圆级封装(WLP)的改进,可以为硅芯片提供更多外部连接。它将芯片嵌入环氧树脂成型材料中,然后在晶圆表面建构高密度重分布层(RDL)并施加焊锡球,形成重构晶圆(reconstituted wafer)。
▲FOWLP封装示例
将分开制造的不同组件整合到更高级别的组件中,可以增强功能并改进工作特性,因此半导体组件制造商能够将采用不同工艺流程的功能组件组合到一个组件中。
▲异质整合中的一些技术建构区块
HBM是一种标准化的堆栈储存技术,可为堆栈内部,以及内存与逻辑组件之间的数据提供高带宽信道。HBM封装将内存裸晶堆栈起来,并透过TSV将它们连接在一起,从而创建更多的I/O和带宽。
▲HBM封装
▲系统分区中介层的典型实现
重分布层包含铜连接线或走线,用于实现封装各个部分之间的电气连接。它是金属或高分子介电材料层,裸晶可以堆栈在封装中,从而缩小大芯片组的I/O间距。重分布层已成为2.5D和3D封装解决方案中不可或缺的一部分,使其上的芯片可以利用中介层相互进行通讯。
▲使用重分布层的整合封装
TSV是2.5D和3D封装解决方案的关键实现技术,是在晶圆中填充铜,提供贯通硅晶圆裸晶的垂直互连。它贯穿整个芯片以提供电气连接,形成从芯片一侧到另一侧的最短路径。
来源:信号完整性
下载链接
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