异构集成

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先进封装浪潮下,材料厂商的挑战与机遇
半导体芯闻· 2025-04-08 18:33
半导体行业趋势 - 半导体行业正经历从"器件缩放"到"架构创新"的范式革命,先进封装技术如扇出型封装(FOWLP)、Chiplet异构集成、3D堆叠成为突破性能瓶颈的核心路径 [1] - 封装材料作为产业链核心上游,其性能迭代直接决定高密度集成的可靠性与经济性,是推动先进封装技术发展的基石 [1] - AI大模型与高性能计算推动半导体市场需求激增,同时对先进封装技术提出更高密度、更低功耗、更优散热的要求 [3] 汉高产品与技术布局 - 推出低应力、超低翘曲液态压缩成型封装材料LOCTITE® ECCOBOND LCM 1000AG-1,适用于晶圆级封装(WLP)和扇出型晶圆级封装(FO-WLP),为AI芯片提供保障 [5] - 基于创新技术的液体模塑底部填充胶通过合并底部填充和包封步骤实现工艺简化,提升封装效率和可靠性 [5] - 针对先进制程芯片推出毛细底部填充胶,优化高流变性能实现均匀流动性、精准沉积与快速填充的平衡,降低芯片封装应力损伤 [5] - 针对3D IC和Chiplet异构集成技术,开发高导热材料以满足芯片密度提升带来的散热需求 [6] 汽车电子领域解决方案 - 推出导电芯片粘接胶LOCTITE® ABLESTIK ABP 6395TC,专为高可靠性、高导热需求设计,适配功率器件、汽车电子等领域 [9] - 基于无压银烧结技术的LOCTITE® ABLESTIK ABP 8068TH芯片粘接胶具备优异流变特性,兼容弯曲针头,具有高导热率和低应力 [9] - 展示基于银和铜烧结的有压烧结解决方案,全面护航汽车半导体行业发展 [10] 公司战略与本土化布局 - 推动绿色可持续化解决方案,开发HEART工具计算产品碳足迹,采用100%PCR树脂胶管和再生银粉减少75%新增银足迹 [11] - 加速本土化运营,山东烟台鲲鹏工厂进入试生产阶段,全球第二大粘合剂技术创新中心即将竣工,提升在华研发与生产能力 [11] - 通过材料创新与本土化布局抢占先进封装赛道制高点,在半导体封装材料领域展现强大实力 [12]
封装技术,巨变前夜
半导体芯闻· 2025-03-24 18:20
文章核心观点 半导体中介层与基板领域正迎来重大变革,从单纯中介体转变为工程平台,这一转变由人工智能、高性能计算和下一代通信推动,行业正从硅中介层转向有机和玻璃基解决方案,但在制造、热管理等方面面临挑战,需采用新技术和新材料应对 [1] 各部分总结 弥合互联鸿沟 - 半导体行业依赖重分布层(RDL)路由信号,但现有技术已达极限,新基板材料和工艺创新对实现互连密度至关重要 [4] - 行业正从硅中介层转向有机和玻璃基解决方案,有机中介层可实现更大封装尺寸和细间距互连,玻璃基板有机械稳定性和精细RDL功能,但制造和处理存在挑战 [4] - RDL技术发展以支持1μm线/空间分辨率,先进堆叠技术可行,扇出面板级封装(FOPLP)能实现高密度集成,但面临产量和工艺控制挑战 [6][7] 克服制造挑战 - 中介层和基板复杂化使保持纳米级精度成挑战,向面板级处理过渡引入新变量,玻璃芯基板和混合中介层带来制造和缺陷检测难题 [8][9] - 中介层微缩中高纵横比特征电镀困难,制造商需采用人工智能驱动的过程控制和实时监控技术,统计过程控制(SPC)至关重要 [9] 热管理 - 半导体封装发展使热管理成关键障碍,中介层和基板需发挥积极散热作用,高效热解决方案需求增加 [11] - 制造商研究嵌入式微流体冷却通道、相变材料、基于碳纳米管的热界面材料和混合金属有机散热器等新热管理策略 [12] 新材料创新 - 传统有机基板达极限,制造商转向玻璃芯复合材料、陶瓷和有机 - 无机混合结构等新材料,但制造存在复杂性 [14] - 玻璃芯中介层介电常数低、尺寸稳定性好,但有制造挑战;混合基板结合有机和硅优势,但需解决热膨胀失配问题 [14][15] 先进的键合技术 - 传统微凸块键合难满足细间距要求,混合键合成有前途替代方案,但面临表面处理、缺陷缓解和工艺均匀性挑战 [17] - 直接铜互连可提高信号完整性和热性能,但存在防止氧化和管理高压等挑战 [18] - 向细间距键合技术转变对建模和仿真工具提出新要求,扩大生产仍面临挑战 [19] 提高纳米级可靠性 - 确保中介层和基板长期可靠性需转向人工智能驱动的预测建模,准确表征材料特性至关重要 [21] - 缺陷检测需采用人工智能驱动技术,可测试设计(DFT)和嵌入式传感技术可提高可靠性 [21][22] 有源中介层和智能基板 - 中介层和基板向智能系统组件转变,有源中介层可实现更智能信号布线、自适应电源管理和本地化处理 [23] - 光学互连集成到中介层是重要进步,基于硅光子的中介层可实现高速光通信,但面临热挑战和制造难题 [23][24]
Chiplet和异构集成到底是什么?
半导体行业观察· 2025-03-22 11:17
核心观点 - 文章探讨了chiplet和异构集成这两个新兴技术的定义及其在半导体行业中的应用,指出目前缺乏公认的定义,但清晰一致的定义将有助于推动这些架构的发展 [2][3][12] - Chiplet的关键特征包括芯片间接口、标准化接口以及模块化设计,能够提高性能、效率和产量,同时降低先进节点的成本 [3][4][5] - 异构集成的定义更加多样化,涉及不同功能、节点、材料和设计方法的芯片组合,其复杂性需要多物理场模拟来确保性能和可靠性 [12][16][17] 什么是chiplet - Chiplet是将SoC分解为离散组件并通过专用接口连接的技术,与传统的多芯片模块(MCM)不同,它需要芯片间接口 [3] - 标准化接口是chiplet互操作性的关键,如UCIe和Bunch of Wires (BoW)已被采用,确保不同来源的chiplet能协同工作 [5] - Chiplet的设计目标是提高性能、效率和产量,通过使用更小、已知良好的芯片和适合的制造技术,避免将所有功能集成在单一大型芯片中 [4] Chiplet的定义分歧 - 有人认为chiplet必须具有标准化芯片间接口,否则只是MCM [3] - Arm认为chiplet是未封装的硅片,设计用于与其他芯片组合和封装,无需接口限制 [6] - 另一种观点关注芯片在封装中的作用,认为chiplet必须与其他功能一起封装才能发挥完整功能 [6] - 封装并非普遍要求,部分人认为chiplet可以直接安装在板上 [6] 异构集成的定义 - 异构集成涉及将不同功能、节点或材料的芯片组合在一个封装中,其定义比chiplet更加多样化 [12][16][17] - 有人认为只需封装中有多个芯片即可称为异构集成,即使芯片功能相同 [13] - 另一种观点认为必须包含不同节点或材料的芯片,如先进节点与成熟节点的混合 [16][17] - 模拟和光子芯片的加入使定义更加复杂,因其接口和设计方法与数字芯片不同 [10][16] 定义的实际意义 - 清晰的定义有助于推动chiplet市场和异构集成技术的发展,特别是在互操作性和标准化方面 [2][19] - 对于chiplet市场,标准化接口的定义将决定产品的互操作性和市场接受度 [5][19] - 异构集成的定义可能影响封装流程的开发和配方选择,但目前行业尚未达成一致 [18][19]
3D芯片的时代,要来了
半导体行业观察· 2025-03-14 08:53
3D-IC与小芯片技术发展现状 - 3D-IC和小芯片技术引发行业兴奋,但技术难度和成本限制其仅被少数公司采用,且这些公司尚未充分体验到异构集成或重用的优势 [1] - 十年前Marvell尝试创建多芯片组合架构以降低功耗和成本,但最终只有极少数公司具备开发能力 [1] - 6G无线通信等特定应用场景适合采用3D-IC技术,可实现天线阵列与处理电路的紧凑集成 [1] 技术驱动因素与挑战 - 摩尔定律显著放缓推动小芯片技术发展,通过封装更多硅片提升性能成为必要选择 [1] - 3D-IC技术优势包括性能提升、功耗降低和设计小型化,应用范围从移动设备延伸至AI、超级计算机和数据中心 [1] - 当前3D-IC使用者主要为垂直整合的大型公司,因其具备全流程设计能力和充足资金支持 [2][4] - 单片SoC面临掩模版限制和良率问题,当芯片尺寸过大时良率下降导致生产不经济 [5] - AI芯片需要更多SRAM但SRAM在5nm节点后停止缩放,3D堆叠可优化缓存层次结构 [6] 技术实现路径 - 3D-IC与PCB缩小的本质区别在于比较基线是单片芯片而非PCB,目标是将单片芯片分解 [4] - HBM成功案例展示将外部组件引入封装的价值,微凸块技术使裸片间通信带宽提升5个数量级 [4] - 不同组件可采用最佳工艺节点,仅将受益部分迁移至新节点,避免全盘重新设计 [6] - 混合键合技术能解决热挑战并提供高连接性/低功耗,但涉及硅片极薄化和精细铜键合 [7] 市场应用与经济性 - 数据中心和AI应用因高性能需求成为3D-IC主要采用者,其他行业仍在等待经济性改善 [7] - 移动客户对3D-IC持观望态度,5nm至2nm节点转换带来的性能提升有限而成本激增 [7] - 采用chiplet设计需多次流片和高额NRE投入,与单片方案相比初期成本门槛更高 [7] 技术瓶颈与创新方向 - HBM仍使用微凸块连接内存,供应商正在开发混合键合方案 [8] - 无PHY架构需晶圆级堆叠实现细粒度互连,但面临背面金属和I/O取出的技术挑战 [8] - 异构堆叠需解决新旧技术节点信号电平差异问题,数字IP集成在旧节点中空间受限 [8] - 芯片重复使用需尺寸匹配否则造成面积浪费,但允许不同制程(如5nm与3nm)组合 [8] 发展前景 - 3D-IC技术目前仍属昂贵选择,主要应用于数据中心AI领域,大众市场普及尚需时日 [9] - 需在接口标准、工具方法等方面取得突破才能超越垂直整合公司的应用范围 [9]