目前先进的芯片封装工艺有哪些

目前先进的芯片封装工艺有哪些

先进封装是“超越摩尔”(More than Moore)时代的一大技术亮点。当芯片在每个工艺节点上的微缩越来越困难、也越来越昂贵之际，工程师们将多个芯片放入先进的封装中，就不必再费力缩小芯片了。

系统级封装 (System-in-Package, SiP)

定义：将多个不同功能的芯片（如处理器、内存、传感器等）集成在一个封装中，提供一个完整的系统解决方案。

优点：

• 多功能集成：可以集成多个不同功能的芯片，减少PCB尺寸和系统复杂性。
• 空间利用率高：适合体积要求较小的设备，如智能手机、可穿戴设备等。
• 节省成本：通过集成多个芯片，降低了PCB的复杂性和制造成本。

三维封装 (3D Packaging)

定义：通过垂直堆叠多个芯片，并使用硅通孔（TSV）连接各层，实现在高度方向上的集成。

优点：

• 高性能：由于芯片之间的垂直连接，信号传输延迟降低，性能提升。
• 节省空间：通过垂直堆叠多个芯片，节省了横向的空间，非常适合小型设备。
• 高带宽与低功耗：减少了芯片之间的连接距离，提高了带宽，同时降低功耗。

倒装芯片封装 (Flip Chip)

定义：将芯片倒装并直接焊接到基板上，而不是传统的引线封装方式。

优点：

• 高密度连接：通过直接焊接芯片到基板，提供更高的引脚密度，适合高性能计算。
• 低功耗和低信号损失：由于连接的直接性，信号传输损失和功耗都较低。
• 改善热管理：可以更有效地散热，因为热量可以直接从芯片传导到基板。

晶圆级封装 (Wafer-Level Packaging, WLP)

定义：在晶圆级别进行封装处理，封装过程在晶圆层面完成，避免了后续的封装步骤。

优点：

• 尺寸小：可以在晶圆级别完成封装，减少封装体积，非常适合移动设备。
• 高性能：由于直接在晶圆上进行封装，芯片与外部连接的路径更短，传输速度更快。
• 成本降低：生产过程简化，降低了制造成本。

埋片封装 (Embedded Die Packaging)

定义：将芯片嵌入到基板内部，而不是在基板表面。可以将多个芯片埋入到PCB层中。

优点：

• 节省空间：通过将芯片埋入到PCB内部，节省了空间，可以设计更小巧的产品。
• 提高可靠性：由于芯片被嵌入，减少了外部机械压力，提升了产品的可靠性。
• 更好的散热：由于埋片可以与基板直接接触，热量更容易传导和散发。

异构集成封装 (Heterogeneous Integration)

定义：将不同工艺、不同功能的芯片集成在同一个封装中，例如将模拟芯片、数字芯片、传感器等不同类型的芯片结合起来。

优点：

• 多功能集成：可以将不同功能和工艺的芯片集成在一起，提升整体性能。
• 灵活性高：适用于各种不同的应用场景，如AI等。