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封装技术新突破 芯片封装更简单

2019-05-10 10:57
来源: 微迷网

封装技术层出不穷,哪一种最适合?

市场的强大需求也导致了人们对最佳封装选择的探索,系统公司、高校、设备制造商、代工厂和封装公司在该领域的研究做出了巨大的贡献。

“我们可以看到如今更先进的系统级封装(SiP)、扇出型封装和2.5D晶圆封装的引入。”Veeco全球光刻应用副总裁Warren Flack表示,“它们是传统倒装芯片市场的佼佼者,并将继续呈现增长态势。”

向更先进的封装的转变带来了几项挑战。例如,高密度的扇出型封装需要更小的间距和更精细的重新布线层(RDL),在封装过程中提到电连接的作用。最新的高密度扇出型封装技术正在突破1μm线宽/间距(line/space)限制。拥有这些关键尺寸(critical dimension,CD),扇出技术将提供更好的性能及更优的成本。

“具有较小CD的重新布线层能够减少扇出型封装中的重新布线层数。”Flack说道,“这又能降低总封装成本,提高良率。目前,1μm RDL的需求量很低,但我们预计未来几年将大幅增长。”

在封装中使用更精细的RDL CD带来了一些挑战,即光刻技术——一种在芯片和封装结构上形成细微特征图案的方法。

“缩小特征图案需要用较短波长(i线或汞灯)进行曝光,并需要较大的透镜数值孔径(Numerical Aperture,NA)。”Flack说道,“这些先进扇出型封装未来面临的主要光刻挑战是以高纵横比对亚微米RDL成像,最大限度地减少因芯片偏移、极端翘曲的衬底处理以及支持非常大的2.5D晶圆级封装尺寸而产生的重合误差。良率和生产率要求都促进了采用先进扇出型封装技术的成本上升。只有非常高的ASP(平均销售价格)设备才能负担得起这种先进的封装技术。”

预计这种情况短期内将会持续下去,但研发人员也正在努力为扇出型封装和扇出型芯片组封装技术提供同样的优势,因为现在使用硅中介层的2.5D封装技术更昂贵。例如,ASE报道称其推出了一种名为“Fan Out Chip on Substrate”(FOCoS)的技术,可以支持高带宽存储器(High Bandwidth Memory,HBM2)。过去,只有2.5D封装才能采用HBM,它也是堆叠式DRAM(动态随机存取存储器)的封装技术之一。ASE(日月光)同时还向大家展示了用于异构和同构服务器应用以及人工智能芯片和裸片的技术。

“对于这些市场来说,FOCoS技术将是中介层解决方案的一种替代方案。”ASE工程部高级总监John Hunt说道,“它可提供的解决方案成本较低,实际上比硅中介层结构具有更好的电气和热性能。”

FOCoS封装技术通过在典型球栅阵列基板上使用扇出复合芯片来实现,该基板与标准BGA(Ball Grid Arraye,球栅阵列封装)和基于2.5D内插器的封装中所使用的基板类型基本一致。

封装技术新突破 芯片封装更简单

图1:FOCoS封装技术

扇出型封装技术在移动市场也持续发酵。苹果是首家将该技术合法化的大公司,iPhone 7上就首次使用了台积电的集成扇出型(integrated fan-out,InFO)封装技术。据业内人士称,苹果目前正致力于在扇出型封装的基础研发铜柱技术,以提高性能。

移动设备市场仍然是低密度和高密度扇出型封装的主要增长驱动力。但该封装技术也符合1级和2级车规认证要求,所以预计汽车行业也将有所增长。

此外,还有许多关于整个行业都在开发3D-IC技术的报道。与扇出型封装不同,在3D-IC技术中,存储器堆叠在逻辑器件上,通过硅通孔(TSV)连接到硅中介层。

硅通孔也被用于硅内插器中,它们正致力于在硅光子领域找到一席之地,可作为光信号的波导。虽然硅通孔尚未实现市场对其的早期预测,但这类互连市场也正逐步增长。

“随着逻辑器件和存储器客户推动采用这些技术以减小尺寸和改善性能,预计先进封装市场的增长速度将会加快。”科林研发(Lam Research)的常务董事Manish Ranjan表示,“先进封装市场增长的初始阶段是由铜柱和晶圆级封装解决方案推动的。客户现在采用高密度扇出、硅内插器和3D封装解决方案来提供不同的系统级性能。集成电路系统集成服务商(IDM)和系统级公司对新型封装解决方案日益增长的需求,证实了先进封装的战略意义。”

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