2.5D封装

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两万字看懂先进封装
半导体行业观察· 2025-04-27 09:26
先进封装技术演进 - 半导体封装从单纯保护功能发展为集成多个元件的复杂系统[2] - 先进封装涵盖2.5D/3D等多种集成方案,显著提升信号密度和能效[2][4] - 封装技术变革主要受带宽需求和功耗优化双轮驱动[4][5] 封装架构创新 - 球栅阵列(BGA)取代传统通孔封装,实现双面元件布局[7][8] - 再分布层(RDL)技术突破焊盘限制,支持扇入/扇出布线[17][20] - 中介层技术实现芯片间高密度互连,缩短信号传输距离[46][49] 材料与工艺突破 - 味之素积层膜(ABF)提供更优介电性能和热稳定性[34] - 硅/玻璃/有机中介层形成技术路线竞争,硅中介层当前主导[55][56][59] - 混合键合技术消除中间材料,直接实现芯片间金属-氧化物连接[79] 热管理与可靠性 - 3D堆叠带来散热挑战,需集成散热器/导热片等热管理元件[101][102] - 共面性和热膨胀系数(CTE)匹配成为可靠性设计关键[126][127] - 电迁移风险随互连密度提升而加剧,需特殊分析工具[126] 设计与测试变革 - 系统级协同设计取代传统串行流程,需早期规划热/电/机械特性[106][110] - 测试标准(IEEE 1149/1687/1838)演进应对多芯片封装挑战[115][118][122] - 组装设计套件(ADK)正在形成以标准化复杂封装工艺[112][113] 安全新挑战 - 2.5D封装信号暴露面扩大,需防范探测攻击和信息泄露[133][134] - 混合键合3D堆叠提升物理安全性,但需完善系统级防护[133] - 供应链安全需覆盖基板/中介层等非芯片元件[132][133]
2.5D封装,为何成为AI芯片的“宠儿”?
半导体芯闻· 2025-03-27 18:11
2.5D封装技术成为AI芯片的关键解决方案 - 2.5D封装技术凭借高带宽、低功耗和高集成度优势成为AI芯片的理想封装方案 [1] - 英特尔EMIB和台积电CoWoS是2.5D封装领域的两大明星技术 [1] - 2.5D封装通过硅中介层或嵌入式桥接技术实现多芯片水平连接,在单一封装内集成CPU、GPU、内存和I/O模块 [3] - 相比传统2D封装,2.5D封装显著提升数据传输效率,同时避免3D堆叠的制造难度和热管理挑战 [3] 英特尔EMIB技术的五大优势 - 成本更低:EMIB采用小型硅桥连接芯片,一个晶圆可生产数千个桥接单元,良率高且成本优势随HBM数量增加呈指数级增长 [4] - 更高良率:EMIB减少复杂工艺步骤,简化"芯片对晶圆"流程,提升生产稳定性 [4] - 更快生产周期:EMIB将传统数天的生产周期缩短数周,帮助客户提前获取测试数据 [5] - 更强扩展性:EMIB嵌入基板的设计提高基板利用率,适合集成更多HBM或复杂工作负载的大型封装 [8] - 更多选择:EMIB为客户提供灵活性和选择权,技术已成熟应用近十年 [8] 英特尔在封装技术领域的领先地位 - 英特尔封装技术领先行业五十多年,从引线键合架构发展到2.5D、3D和3.5D技术 [13] - 英特尔代工提供完整先进封装产品组合,包括低成本FCBGA和高性能EMIB系列 [14] - EMIB 2.5D通过基板中的微型硅桥连接单层芯片或HBM堆叠,在AI和HPC领域表现突出 [17] - EMIB 3.5D引入3D堆叠技术,保留EMIB连接优势并增加垂直堆叠灵活性 [17] - Foveros技术分为2.5D和3D版本,提供最高带宽和最低功耗互连,可灵活组合多种技术 [18] 英特尔代工服务的系统级优化 - 英特尔扩展至系统级架构和设计服务,包括热建模、功耗建模等优化技术 [20] - 英特尔数据中心GPU Max系列集成近50块基于五种不同制造工艺的芯片 [21] - 开发裸片测试技术,在组装前进行高精度测试,提升生产效率和良率 [22] - 代工服务提供灵活定制模式,客户可单独选择EMIB封装或裸片测试等服务 [26] - 已完成超过250个2.5D设计项目,涵盖消费电子、FPGA、服务器和AI加速器等领域 [27] 未来封装技术发展方向 - 研发120毫米×120毫米超大封装尺寸,计划未来一到两年内量产 [29] - 加大玻璃基板和玻璃核心技术的投资,预计未来几年将成为主流 [29] - 封装技术创新将成为推动AI技术进步和产业变革的重要动力 [30]