先进封装技术推动Chiplet采用2.5D/3D集成的最新进展

先进封装技术推动Chiplet采用2.5D/3D集成的最新进展

随着半导体技术的不断发展，先进封装技术在推动Chiplet采用2.5D/3D集成方面取得了重要进展。本文将从技术突破与核心进展、典型应用与商业化案例、产业链协同与生态发展、国内进展与突破以及面临的挑战和未来方向等方面，全面总结2.5D/3D集成技术的最新进展。

一、技术突破与核心进展

1. 高密度互连与异构集成

业界已实现基于2.5D硅中介层（如台积电CoWoS-S）和3D混合键合（Hybrid Bonding）的异构集成方案，通过硅通孔（TSV）和微凸点技术实现芯粒间的高带宽、低延迟互连，满足AI/HPC芯片的算力需求。甬矽电子开发的多芯片扇出异构封装（HDFO MCM）和2.5D Chiplet技术已进入量产阶段。

2. 封装工艺创新

• 硅桥技术：如Intel EMIB、台积电CoWoS-L，通过嵌入式硅桥实现芯粒间局部高密度互连，降低整体封装复杂度。
• 晶圆级封装：采用扇出型封装（InFO、eWLB）减少传统基板依赖，提升集成密度和成本效率。

3. 标准化与接口技术

芯原股份等企业已推出兼容UCIe/BoW标准的物理层接口设计，解决芯粒间互连协议统一问题，加速生态构建。

二、典型应用与商业化案例

1. AI芯片与高性能计算

• AMD EPYC处理器、NVIDIA GPU采用多芯粒MCM设计，结合台积电5nm/7nm工艺优化成本与性能。
• 甬矽电子为AI芯片提供2.5D CoWos封装方案，集成算力芯粒与高带宽存储（HBM）。

2. 汽车与数据中心

芯原股份通过Chiplet技术开发车规级自动驾驶芯片，整合GPGPU、NPU等异构模块，支持智能驾舱和激光雷达应用。

三、产业链协同与生态发展

1. 设备与材料升级

上海微电子交付2.5D/3D先进封装光刻机，支持HBM和AI芯片制造。日月光等封测厂扩大Hybrid Bonding产能，应对HBM供不应求趋势。

2. 跨行业合作

国际大厂（台积电、三星）与国内企业（甬矽电子、芯原）联合开发定制化封装方案，推动Chiplet在数据中心、元宇宙等场景落地。

四、国内进展与突破

1. 政策与资本支持

国家自然科学基金委设立专项支持Chiplet技术研发，加速国产化进程。

2. 技术商业化

• 甬矽电子建成自动化晶圆级封装产线，实现FC-BGA、2.5D Chiplet量产。
• 芯原股份完成基于Chiplet的高端AP芯片设计，采用MCM封装整合SoC与内存模块。

五、挑战与未来方向

1. 技术瓶颈

高密度互连的热管理、信号完整性仍是难点，需开发新型散热材料和低功耗互连协议。

2. 成本与标准化

2.5D/3D封装成本仍高于传统方案，需通过工艺优化和UCIe等标准普及降低成本。

总结：2.5D/3D集成已成为Chiplet主流方案，技术成熟度显著提升，尤其在AI芯片领域实现规模化应用。未来需进一步突破3D堆叠热效应、跨工艺节点兼容性等难题，推动Chiplet从高端向消费级市场渗透。