先進封裝工藝與Chiplet技術(shù)分析

先進封裝工藝的分類

定義

先進封裝技術(shù)通過高密度互連和異構(gòu)集成，突破傳統(tǒng)封裝限制，實現(xiàn)多芯片協(xié)同工作。

關(guān)鍵分類與趨勢

1. 晶圓級封裝（WLP）

• FOWLP（扇出型）：無需傳統(tǒng)基板，成本低，適用于消費電子（如蘋果A系列芯片）。

• FOPLP（面板級）：更大面板尺寸，成本更低，但互連密度低于FOWLP。

• 趨勢：FOPLP在汽車電子中快速滲透（如特斯拉自動駕駛芯片）。

2. 2.5D封裝

• 硅中介層（Interposer）：通過TSV和RDL實現(xiàn)高帶寬互連（如臺積電CoWoS，用于英偉達H100 GPU）。

• EMIB（嵌入式多芯片互連橋）：Intel Lakefield處理器采用，集成10nm計算單元與22nm I/O模塊。

3. 3D封裝

• TSV（硅通孔）：垂直互連，堆疊密度最高（如三星HBM3）。

• SoIC（系統(tǒng)級集成芯片）：臺積電開發(fā)，支持10nm以下制程的晶圓級堆疊。

爭議點

• 成本與良率：3D封裝良率低于2.5D，但HBM等高帶寬需求場景仍需其支持。

• 標(biāo)準(zhǔn)化：不同廠商的封裝接口（如UCIe vs. CXL）尚未完全統(tǒng)一。

Chiplet技術(shù)的核心優(yōu)勢

定義

Chiplet將大芯片拆分為多個小芯片（Die），通過先進封裝集成，實現(xiàn)性能與成本平衡。

關(guān)鍵優(yōu)勢

1. 良率提升：小芯片面積減少，缺陷概率降低（如AMD Zen3拆分CCX與I/O Die）。

2. 異構(gòu)集成：混合制程（如5nm計算單元+28nm射頻模塊），滿足差異化需求。

3. 設(shè)計復(fù)用：IP模塊化加速開發(fā)周期（如華為鯤鵬920復(fù)用ARM核）。

4. 成本優(yōu)化：避免先進制程光罩成本（如7nm SoC vs. 多個55nm Chiplet）。

數(shù)據(jù)支持

• 良率提升：小芯片良率比大芯片高30%（Omdia數(shù)據(jù)）。

• 市場規(guī)模：2035年Chiplet市場規(guī)模預(yù)計達570億美元（CAGR 30%）。

Chiplet的挑戰(zhàn)與爭議

主要挑戰(zhàn)

1. 互連延遲：封裝級信號傳輸速度低于單片集成（如CoWoS的互連延遲比SoC高10%）。

2. 熱管理：多芯片堆疊導(dǎo)致熱阻增加（如AMD 3DV-Cache需優(yōu)化散熱設(shè)計）。

3. 生態(tài)壁壘：IP授權(quán)、封裝標(biāo)準(zhǔn)（如UCIe）尚未完全開放，依賴頭部廠商主導(dǎo)。

爭議點

• 性能天花板：部分場景（如手機AP）仍需先進制程，Chiplet僅作為補充。

• 長期成本：封裝復(fù)雜度增加可能抵消制程成本優(yōu)勢（如臺積電CoWoS單價超$1000）。

行業(yè)應(yīng)用與案例

高性能計算（HPC）

• AMD Instinct MI300X：集成12個Chiplet（含HBM），算力密度超前代3倍。

• 英偉達H100：CoWoS封裝+HBM3，單芯片顯存帶寬達1.5TB/s。

移動與AI芯片

• 蘋果A16：FOWLP封裝+3nm制程，兼顧性能與輕薄化。

• 特斯拉Dojo D1芯片：7nm制程+2.5D封裝，支持EB級數(shù)據(jù)訓(xùn)練。

推薦資源

1. 《先進封裝高密度互聯(lián)推動鍵合技術(shù)發(fā)展，國產(chǎn)設(shè)備持續(xù)突破》（東吳證券）

• 分析鍵合技術(shù)對Chiplet的影響，覆蓋國產(chǎn)設(shè)備進展。

2. AMD技術(shù)白皮書：3DV-Cache與Chiplet設(shè)計

• 實踐案例詳解，含性能測試數(shù)據(jù)。

3. 臺積電CoWoS技術(shù)文檔

• 2.5D封裝技術(shù)細(xì)節(jié)與HBM集成方案。

簡報

1. 技術(shù)分類：晶圓級（成本低）、2.5D（高帶寬）、3D（堆疊密度）封裝各有適用場景。

2. Chiplet優(yōu)勢：良率提升30%、異構(gòu)集成、開發(fā)周期縮短，但需權(quán)衡互連延遲與熱管理。

3. 生態(tài)挑戰(zhàn)：IP授權(quán)碎片化、封裝標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，頭部廠商主導(dǎo)（如UCIe聯(lián)盟）。

4. 行業(yè)標(biāo)桿：AMD MI300X（12 Chiplet）、英偉達H100（CoWoS+HBM3）定義HPC新標(biāo)準(zhǔn)。

5. 未來趨勢：先進封裝成本占比將超40%（Yole數(shù)據(jù)），國產(chǎn)設(shè)備（如長川科技）加速突破。

先進封裝芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強有力的支持。

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