先進(jìn)封裝之 - 3D封裝
先進(jìn)封裝之 - 3D封裝
電子集成技術(shù)分為三個層次,芯片上的集成,封裝內(nèi)的集成,PCB板級集成,其代表技術(shù)分別為SoC,SiP和PCB(也可以稱為SoP或者SoB)
芯片上的集成主要以2D為主,晶體管以平鋪的形式集成于晶圓平面;同樣,PCB上的集成也是以2D為主,電子元器件平鋪安裝在PCB表面,因此,二者都屬于2D集成。而針對于封裝內(nèi)的集成,情況就要復(fù)雜的多。
電子集成技術(shù)分類的兩個重要判據(jù):1.物理結(jié)構(gòu),2.電氣連接(電氣互連)。
目前先進(jìn)封裝中按照主流可分為2D封裝、2.5D封裝、3D封裝三種類型。今天小編給大家?guī)淼氖?D封裝,希望能對大家有所幫助!
3D封裝:
3D封裝和2.5D封裝的主要區(qū)別在于:2.5D封裝是在Interposer上進(jìn)行布線和打孔,而3D封裝是直接在芯片上打孔和布線,電氣連接上下層芯片。3D集成目前在很大程度上特指通過3D TSV的集成。
3D集成和2.5D集成的主要區(qū)別在于:2.5D集成是在中介層Interposer上進(jìn)行布線和打孔,而3D集成是直接在芯片上打孔(TSV)和布線(RDL),電氣連接上下層芯片。
物理結(jié)構(gòu):所有芯片和無源器件均位于XY平面上方,芯片堆疊在一起,在XY平面的上方有穿過芯片的TSV,在XY平面的下方有基板的布線和過孔。
電氣連接:通過TSV和RDL將芯片直接電氣連接
3D集成大多數(shù)應(yīng)用在同類芯片堆疊中,多個相同的芯片垂直堆疊在一起,通過穿過芯片堆疊的TSV互連,如下圖所示。同類芯片集成大多應(yīng)用在存儲器集成中,例如DRAM Stack,F(xiàn)LASH Stack等。
同類芯片的3D集成示意圖:
不同類芯片的3D集成中,一般是將兩種不同的芯片垂直堆疊,并通過TSV電氣連接在一起,并和下方的基板互連,有時(shí)候需要在芯片表面制作RDL來連接上下層的TSV。
臺積電的SoIC技術(shù):
臺積電SoIC技術(shù)屬于3D封裝,是一種晶圓對晶圓(Wafer-on-wafer)的鍵合技術(shù)。SoIC技術(shù)是采用TSV技術(shù),可以達(dá)到無凸起的鍵合結(jié)構(gòu),把很多不同性質(zhì)的臨近芯片整合在一起,而且當(dāng)中最關(guān)鍵、最神秘之處,就在于接合的材料,號稱是價(jià)值高達(dá)十億美元的機(jī)密材料。
SoIC技術(shù)將同質(zhì)和異質(zhì)小芯片集成到單個類似SoC的芯片中,具有更小尺寸和更薄的外形,可以整體集成到先進(jìn)的WLSI(又名CoWoS和InFO)中。從外觀上看,新集成的芯片就像一個通用的SoC芯片,但嵌入了所需的異構(gòu)集成功能。
英特爾的Foveros技術(shù):
從3D Foveros的結(jié)構(gòu)上看,最下邊是封裝基底,之上安放一個底層芯片,起到主動中介層的作用。在中介層里有大量的TSV 3D硅穿孔,負(fù)責(zé)聯(lián)通上下的焊料凸起,讓上層芯片和模塊與系統(tǒng)其他部分通信。
三星的X-Cube 3D封裝技術(shù):
使用TSV工藝,目前三星的X-Cube測試芯片已經(jīng)能夠做到將SRAM層堆疊在邏輯層之上,通過TSV進(jìn)行互聯(lián),制程是他們自家的7nm EUV工藝。
長電科技的擴(kuò)展eWLB:
長電科技基于eWLB的中介層可在成熟的低損耗封裝結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)高密度互連,提供更高效的散熱和更快的處理速度。3D eWLB互連(包括硅分割)是通過獨(dú)特的面對面鍵合方式實(shí)現(xiàn),無需成本更高的TSV互連,同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)高帶寬的3D集成。
華天科技的3D-eSinC解決方案:
華天科技稱,2022年將開展2.5D Interpose FCBGA、FOFCBGA、3D FOSiP等先進(jìn)封裝技術(shù),以及基于TCB工藝的3D Memory封裝技術(shù),Double Sidemolding射頻封裝技術(shù)、車載激光雷達(dá)及車規(guī)級12英寸晶圓級封裝等技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。
4D 集成:
物理結(jié)構(gòu):多塊基板以非平行方式安裝,每塊基板上都安裝有元器件,元器件安裝方式多樣化。電氣連接:基板之間通過柔性電路或者焊接連接,基板上芯片電氣連接多樣化。
基于剛?cè)峄宓?D集成示意圖:
4D集成定義主要是關(guān)于多塊基板的方位和相互連接方式,因此在4D集成也會包含有2D,2D+,2.5D,3D的集成方式
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