谁敢掉以轻心?
发表于 2021年11月

身为信息化时代的战略要地,芯片领域一直都是各大巨头频频出招、争夺先手的战场。而科技战、疫情背景下的“全球缺芯”局面,更是将其关注度炒到了炙手可热的地步:产能也好,制程也好,封装也好,处处硝烟弥漫,谁胜谁负不但影响着全球半导体产业的发展,对各大经济体的力量消长同样至关重要。美国时间8月22日,Hot Chips 33芯片大会在线上举行。大会计划三天,头一天就是“封装日”,英特尔、AMD、台积电轮番登场,阐述自家的2.5D/3D封装技术和产品。

从二维走向三维

与制程一样,封装技术的进化也是以“轻、薄、短、小”为导向。如果简单粗暴地理解,封装相当于芯片的外壳,但除了最显而易见的物理保护、散热控制之外,它还承担着规格标准化、调整实装等作用。

成品芯片是一连串工序之后的最终产物,因此仍然适用“木桶原理”—封装原理和工艺,也是决定储水多少的木板之一。

正是因为这一原因,封装技术一直都随着芯片整体工艺发生进化。20世纪80年代,以QFP、QFG、LCC为代表的表面贴片式封装(SMT)出现,替代上一代的引脚插入式封装(THM),PCB组装密度由此大幅提升;90年代,随着I /O引脚数剧增、功耗增加、性能要求更高,球栅阵列封装(BGA)成为新的主流。

不管是消费电子,还是航空航天等更为“高精尖”的领域,芯片小型化、轻型化、薄型化的进化方向是一致的,由此推动着封装工艺由此前的二维平面向Z轴扩展,这就是通称的3D封装技术,也是今后相当长时间内封装工艺进化的主流方向。

已经冒头的实例

在几家大佬的产品中,2.5D/3D封装的若干应用实例已经涌现出来。

去年2月,英特尔官宣了第一款3 D 封装CPU“Lakefield”,它使用Foveros 3D技术封装,尺寸不过一个指甲盖大小,最高功耗不高于7W。

仅仅一个月后,AMD就在自家财务分析日上透露了新的封装技术“X3D”,这是一种将3D封装和2.5D封装结合的技术。实际上,AMD对2.5D封装下手并不晚,它的HBM显存2.5D封装可以追溯到2015年。

英伟达的GPU、赛灵思的FPGA则选择以CoWoS作为技术基础,苹果处理器A 11来自InFO—二者都是台积电的2.5D封装技术。顺便说一句,在贸易战开打之前,英伟达、赛灵思和华为海思被认为是CoWoS最大的三个客户。

今年5月,三星推出了自己的新一代2.5D封装技术—I - Cube4。除此之外,Amkor(安靠)、日月光等专攻封测的企业也在2.5D/3D领域有所布局,但其技术力、影响力与前几名巨头相比,仍有不小的差距。

工艺发源:异构整合理念

2.5D/3D封装技术的爆红,最原始的推力仍然来自需求—AI技术、车联网、5G网络等领域飞速发展,无不需要高算力、高传输、低延迟、低耗能、小体积的芯片,简而言之,市场需要芯片更“强”,越强越好。

本文刊登于《新潮电子》2021年10期
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