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先进封装之 - 3D封装

发布日期:2023-05-24 发布者:合明科技 浏览次数:6067

先进封装之 - 3D封装

电子集成技术分为三个层次,芯片上的集成,封装内的集成,PCB板级集成,其代表技术分别为SoC,SiP和PCB(也可以称为SoP或者SoB)

芯片上的集成主要以2D为主,晶体管以平铺的形式集成于晶圆平面;同样,PCB上的集成也是以2D为主,电子元器件平铺安装在PCB表面,因此,二者都属于2D集成。而针对于封装内的集成,情况就要复杂的多。

电子集成技术分类的两个重要判据:1.物理结构,2.电气连接(电气互连)。

目前先进封装中按照主流可分为2D封装、2.5D封装、3D封装三种类型。今天小编给大家带来的是3D封装,希望能对大家有所帮助!

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3D封装:

3D封装和2.5D封装的主要区别在于:2.5D封装是在Interposer上进行布线和打孔,而3D封装是直接在芯片上打孔和布线,电气连接上下层芯片。3D集成目前在很大程度上特指通过3D TSV的集成。

3D集成和2.5D集成的主要区别在于:2.5D集成是在中介层Interposer上进行布线和打孔,而3D集成是直接在芯片上打孔(TSV)和布线(RDL),电气连接上下层芯片。

物理结构:所有芯片和无源器件均位于XY平面上方,芯片堆叠在一起,在XY平面的上方有穿过芯片的TSV,在XY平面的下方有基板的布线和过孔。

电气连接:通过TSV和RDL将芯片直接电气连接

3D集成大多数应用在同类芯片堆叠中,多个相同的芯片垂直堆叠在一起,通过穿过芯片堆叠的TSV互连,如下图所示。同类芯片集成大多应用在存储器集成中,例如DRAM Stack,FLASH Stack等。

同类芯片的3D集成示意图:

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不同类芯片的3D集成中,一般是将两种不同的芯片垂直堆叠,并通过TSV电气连接在一起,并和下方的基板互连,有时候需要在芯片表面制作RDL来连接上下层的TSV。

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台积电的SoIC技术:

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台积电SoIC技术属于3D封装,是一种晶圆对晶圆(Wafer-on-wafer)的键合技术。SoIC技术是采用TSV技术,可以达到无凸起的键合结构,把很多不同性质的临近芯片整合在一起,而且当中最关键、最神秘之处,就在于接合的材料,号称是价值高达十亿美元的机密材料。

3D封装3.jpg

SoIC技术将同质和异质小芯片集成到单个类似SoC的芯片中,具有更小尺寸和更薄的外形,可以整体集成到先进的WLSI(又名CoWoS和InFO)中。从外观上看,新集成的芯片就像一个通用的SoC芯片,但嵌入了所需的异构集成功能。

英特尔的Foveros技术:

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从3D Foveros的结构上看,最下边是封装基底,之上安放一个底层芯片,起到主动中介层的作用。在中介层里有大量的TSV 3D硅穿孔,负责联通上下的焊料凸起,让上层芯片和模块与系统其他部分通信。

三星的X-Cube 3D封装技术:

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使用TSV工艺,目前三星的X-Cube测试芯片已经能够做到将SRAM层堆叠在逻辑层之上,通过TSV进行互联,制程是他们自家的7nm EUV工艺。

长电科技的扩展eWLB:

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长电科技基于eWLB的中介层可在成熟的低损耗封装结构中实现高密度互连,提供更高效的散热和更快的处理速度。3D eWLB互连(包括硅分割)是通过独特的面对面键合方式实现,无需成本更高的TSV互连,同时还能实现高带宽的3D集成。

华天科技的3D-eSinC解决方案:

3D封装7.jpg

华天科技称,2022年将开展2.5D Interpose FCBGA、FOFCBGA、3D FOSiP等先进封装技术,以及基于TCB工艺的3D Memory封装技术,Double Sidemolding射频封装技术、车载激光雷达及车规级12英寸晶圆级封装等技术和产品的研发。

4D 集成:

物理结构:多块基板以非平行方式安装,每块基板上都安装有元器件,元器件安装方式多样化。电气连接:基板之间通过柔性电路或者焊接连接,基板上芯片电气连接多样化。

基于刚柔基板的4D集成示意图:

4D封装.jpg

4D集成定义主要是关于多块基板的方位和相互连接方式,因此在4D集成也会包含有2D,2D+,2.5D,3D的集成方式

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以上是关于先进封装之 - 3D封装的相关内容,希望能您你有所帮助!

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