半导体封装技术概述 - 集成电路(IC)封装是半导体制造的关键步骤，为芯片提供环境保护、散热和电气连接等功能[2] - 封装过程发生在半导体器件制造之后，将裸片放入功能性封装中保护[4] - 封装技术从二维向三维演进，突破尺寸、功耗和信号传输限制[6] 2D封装技术局限性 - 2D封装将芯片并排排列在基板上，使用引线键合或倒装芯片技术互连[6] - 面临集成度有限、尺寸重量大、可靠性问题和性能影响等挑战[14] - 随着晶体管数量增加，互连长度和复杂性导致更高功耗和更慢信号传输[9] 2.5D封装技术 - 2.5D封装将芯片并排放置在硅中介层上，实现更紧密快速的通信[16] - 中介层提供密集水平连接，实现更高互连密度和更精细线路[18] - 典型案例包括AMD Radeon GPU(2TB/s数据传输)、英特尔Kaby Lake-G处理器和NVIDIA Tesla V100显卡[18][20][21] - 优势包括异构技术集成、相对容易的热管理和中等设计复杂度[19] 3D封装技术 - 3D IC通过垂直堆叠芯片并使用硅通孔(TSV)连接，实现更高集成密度[23][25] - 分为3D系统级封装(3D SiP)和3D晶圆级封装(3D WLP)两种类型[25][26] - 典型案例包括英特尔Foveros、三星HBM和苹果M系列芯片[28] - 优势包括最小信号传输距离、超高带宽和"超越摩尔定律"的集成[25] 技术比较与市场前景 - 2.5D和3D IC都能提高性能、降低功耗和缩小尺寸，但各有侧重[15][28] - 2.5D适合GPU、FPGA等应用，3D IC更适合AI加速器、高级CPU等[28] - 先进封装市场规模预计从2023年35亿美元增长到2030年100亿美元[27] - 这些技术对满足AI、5G和边缘计算等领域需求至关重要[29]