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一文看懂先进封装
半导体芯闻· 2025-04-28 18:15
先进封装技术演进 - 半导体封装功能从单纯保护芯片演变为集成多个元件的复杂系统,先进封装成为提升性能的关键[1] - 先进封装无明确定义,泛指比传统单芯片封装更复杂的方案,通常集成多个元件并采用2.5D/3D排列方式[1][7] - 封装技术发展直接关联带宽和功耗两大趋势,通过缩短互连距离提升性能并降低能耗[3][5][6] 封装架构创新 - 表面贴装技术(BGA)取代通孔封装,实现双面元件布局并提高连接密度[8][9] - 阵列引线技术突破边缘引线限制,支持高密度互连(数千连接)并优化信号完整性[11] - 多组件集成通过封装内互连减少PCB连接,遵循类似芯片集成的伦特法则效应[15][17] 关键组件技术 - 再分布层(RDL)实现信号模式转换,解决封装与PCB布线规则差异问题[18][19] - 扇入/扇出技术通过灵活布线实现芯片级封装(CSP)或更大封装尺寸[20][22] - 2.5D/3D架构通过中介层和芯片堆叠提升集成度,HBM内存堆栈是典型3D应用[27][32] 材料与制造工艺 - 有机基板采用ABF等高性能介质材料,平衡信号完整性与热膨胀系数[34] - 硅/玻璃/有机中介层提供不同性价比选择,硅中介层支持最高布线密度[55][56][59] - 混合键合技术消除中间材料,直接连接焊盘与氧化物提升连接质量[79][81] 设计与测试挑战 - 先进封装需芯片/封装/系统协同设计,热分析和信号完整性验证至关重要[107][110] - IEEE 1149/1687等测试标准需适配多芯片环境,支持扫描链集成与并行测试[116][119][123] - 共面性/电迁移/热机械效应构成主要可靠性风险,需材料与工艺优化[127][128] 安全与供应链 - 2.5D封装信号暴露增加信息泄露风险,3D堆叠和混合键合提升逆向工程难度[132][133] - 供应链环节可能引入白盒攻击,需控制组装测试流程防范内部威胁[133][134]
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]