先進封裝簡介

先進封裝技術已成為半導體行業創新發展的主要推動力之一，為突破傳統摩爾定律限制提供了新的技術手段。本文探討先進封裝的核心概念、技術和發展趨勢[1]。

圖1展示了硅通孔(TSV)技術的示意圖和實物照片，顯示了垂直互聯結構。

XY平面和Z軸延伸的關鍵技術

現代先進封裝可分為兩種主要方式：XY平面延伸和Z軸延伸。XY平面延伸主要利用重布線層(RDL)技術進行信號布線，而Z軸延伸則采用硅通孔(TSV)技術實現垂直連接。

圖2展示了扇入和扇出重布線的示意圖，說明了重新分布芯片連接的不同方法。

扇出技術及演進

扇出晶圓級封裝(FOWLP)是先進封裝的重要發展之一。該技術將重布線層擴展到芯片區域之外，在保持緊湊外形的同時增加輸入/輸出連接數量。該技術已發展出集成扇出(InFO)和面板級扇出封裝(FOPLP)等變體。

圖3對比了FIWLP、FOWLP和InFO技術，展示其結構差異和演進過程。

TSV集成與實現

TSV技術實現了先進封裝中的真正3D集成。TSV可以采用3D或2.5D配置實現，每種方法都具有不同應用場景的優勢。

圖4展示了3D TSV和2.5D TSV的示意圖，說明這兩種方法的根本區別。

行業領導者及解決方案

主要半導體公司都開發了自己的先進封裝技術。臺積電的晶圓級芯片堆疊(CoWoS)技術在高性能計算應用中得到廣泛應用。

圖5顯示了CoWoS結構示意圖，展示了芯片在硅中介層和基板上的集成方式。

先進內存集成

高帶寬內存(HBM)是先進封裝領域的重要突破，特別適用于圖形處理和高性能計算應用。HBM將3D堆疊與高速接口相結合，實現了極高的內存帶寬。

圖6展示了HBM技術示意圖和實物剖面，顯示了堆疊內存結構和互連方式。

英特爾的先進封裝方案

英特爾推出了嵌入式多芯片互連橋接(EMIB)和Foveros等創新技術。這些方法提供了實現高密度集成的不同途徑。

圖7對比了EMIB、Foveros和CO-EMIB的技術示意圖和產品剖面，展示了英特爾各種先進封裝解決方案。

先進封裝的基本要素

先進封裝的基礎建立在四個關鍵要素之上：RDL、TSV、凸點和晶圓。這些要素共同支持各種集成方法和技術。

圖8展示了先進封裝的四個要素：RDL、TSV、凸點和晶圓，說明各要素間的相互關系。

技術趨勢與演進

隨著技術進步，這些要素出現了新的發展趨勢，特別是凸點技術逐漸向更細間距發展，在硅對硅接口中可能最終被淘汰。

圖9顯示了凸點技術的發展趨勢，描述了向更細間距演進并最終在硅接口中消失的過程。

先進封裝與SiP的關系

先進封裝與系統級封裝(SiP)的關系復雜，既有重疊又有區別。雖然所有先進封裝解決方案都旨在提高系統密度和性能，但采用的方法和技術可能不同。

圖10描述了HDAP和SiP的關系，展示重疊區域和獨特特征。

未來展望與行業影響

先進封裝技術持續發展，新技術不斷涌現，以滿足現代電子產品日益增長的需求。從移動設備到高性能計算，先進封裝在推動下一代電子系統發展中發揮重要作用。

近年來，行業出現了許多重要創新，如臺積電的SoIC和三星的X-Cube等技術，推動了先進封裝技術的發展。這些進展表明，先進封裝將繼續推動半導體創新，提供提升系統性能、降低功耗的新方法。

先進封裝代表了半導體技術從傳統的"重外部"封裝轉向"重內部"集成。轉變促進了芯片設計團隊和封裝團隊的緊密合作，為現代電子系統提供了更優化、更高效的解決方案。

參考文獻

[1] S. Li, "SiP and Advanced Packaging Technology," in MicroSystem Based on SiP Technology. Beijing, China: Publishing House of Electronics Industry, 2022, ch. 5, pp. 117-154.

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