2.5D/3D封装技术发展趋势分析与先进封装清洗介绍

2.5D/3D封装技术发展趋势分析与先进封装清洗介绍

随着AI、HPC等领域的快速发展，对芯片性能和集成度的要求越来越高。2.5D/3D封装技术作为突破传统SoC瓶颈的关键技术，正迎来快速发展期。本文将深入分析2.5D/3D封装技术的发展趋势、国内外技术对比以及面临的挑战。

一、2.5D/3D封装技术发展趋势分析

1. 高密度集成与异构计算驱动

2.5D/3D封装通过中介层（硅、玻璃或有机材料）和垂直互连（TSV/TGV）实现多芯片异构集成，解决了传统SoC在性能、功耗和面积上的瓶颈。随着AI、HPC、自动驾驶等领域对算力需求激增，2.5D/3D技术成为突破“存储墙”和“面积墙”的核心方案。

应用场景包括HBM存储堆叠、GPU与CPU的异构集成、Chiplet芯粒互联等。例如，英伟达H100 GPU采用台积电CoWoS封装，三星I-Cube实现逻辑芯片与HBM的高带宽互联。

2. 技术路径向混合键合与材料创新演进

混合键合（Hybrid Bonding）取代传统微凸点，实现更小间距（<10μm）的垂直互连，提升带宽和能效。台积电SoIC技术已实现3D堆叠的量产，英特尔Foveros Direct采用类似方案。

中介层材料呈现多元化趋势：硅中介层（CoWoS）主导高性能场景，玻璃基板（如英特尔测试方案）因热膨胀系数可调和低成本潜力成为新方向，有机中介层（低成本但特征尺寸受限）则适用于中端市场。

3. 与Chiplet技术的深度融合

2.5D/3D封装是Chiplet落地的关键载体，支持不同工艺节点的芯粒异构集成。例如，AMD的EPYC处理器通过3D封装整合计算芯粒与缓存。

标准化进程方面，UCIe联盟推动芯粒互联接口统一，加速生态构建。

4. 散热与可靠性挑战推动工艺升级

高密度堆叠导致热密度激增，需要新型散热材料（如碳化硅散热片）和液冷方案。同时，TSV填充、应力控制等工艺要求提升，推动设备与材料创新（如飞凯材料的临时键合胶和ULA锡球）。

5. 产业链协同与产能扩张

台积电将CoWoS产能外包给封测厂（如日月光），缓解AI芯片供需缺口；国内通过政策扶持（如“人工智能+”行动）推动材料、设备和封测协同突破。

二、国内外技术对比

国外技术现状

技术领先者包括：

• 台积电：CoWoS（2.5D）和SoIC（3D）技术垄断高端市场，2024年CoWoS营收预计70亿美元，支撑英伟达A100/H100等AI芯片。
• 英特尔：EMIB（2.5D桥接）和Foveros 3D堆叠技术，2023年推出玻璃基板封装测试方案。
• 三星：I-Cube（2.5D）和X-Cube（3D），HBM与逻辑芯片集成能力突出。

优势领域包括高密度互连（台积电CoWoS-S支持4x光罩面积）、混合键合量产能力、成熟生态（UCIe联盟）。

国内技术进展

封测企业取得突破：

• 长电科技：XDFOI 2.5D封装技术，已用于4nm Chiplet芯片。
• 通富微电：7nm/5nm Chiplet方案量产，是AMD最大封测供应商。
• 甬矽电子：Bumping+FC+FT一站式平台，2.5D微凸块专利获批。

材料与设备方面，飞凯材料的临时键合胶、光刻胶、ULA锡球（50μm）填补国产空白，适配2.5D/3D封装。国家大基金三期聚焦先进封装，推动产业链本土化。

差距与挑战

1. 技术代差：国内3D封装以中低密度为主，混合键合尚未量产；国际已实现10μm以下间距的3D集成（如台积电SoIC）。
2. 市场份额：全球先进封装市场CR6超70%（台积电/英特尔/三星主导），中国先进封装营收占比仅25%（全球41%）。
3. 生态短板：EDA工具、测试设备依赖进口，玻璃基板等新材料生态未成熟。

总结

2.5D/3D封装技术正向更高密度、更低成本、更优热管理方向迭代，国内外差距主要体现在高端工艺和生态整合。国内需加速材料/设备突破（如混合键合设备）、加强产业链协同（如晶圆厂与封测厂合作），以在AI芯片竞争中缩小差距。

本文原文来自UNIBRIGHT