IC裸芯片组的积木式平面互连技术——无封装系统集成研究
电子元件 集成电路 IC 的封装 DIP、QFP、PGA、BGA CSP CGA LGA ZIF SOP PFP
电子元件集成电路 IC 的封装 DIP、QFP、PGA、BGA CSP CGA LGA ZIF SOP PFP... 从foundry厂得到圆片进行减薄、中测打点后，即可进入后道封装。
封装对集成电路起着机械支撑和机械保护、传输信号和分配电源、散热、环境保护等作用。
芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。
近年来电子产品朝轻、薄、短、小及高功能发展，封装市场也随信息及通讯产品朝高频化、高I/O 数及小型化的趋势演进。
由1980 年代以前的通孔插装(PTH)型态，主流产品为DIP(Dual In-Line Package)，进展至1980 年代以SMT(Surface Mount Technology)技术衍生出的SOP(Small Out-Line Package)、SOJ(Small Out-Line J-Lead)、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、QFP(Quad Flat Package)封装方式，在IC 功能及I/O 脚数逐渐增加后，1997 年Intel 率先由QFP 封装方式更新为BGA(Ball Grid Array，球脚数组矩阵)封装方式，除此之外，近期主流的封装方式有CSP(Chip Scale Package 芯片级封装)及Flip Chip(覆晶)。
BGA(Ball Grid Array)封装方式是在管壳底面或上表面焊有许多球状凸点，通过这些焊料凸点实现封装体与基板之间互连的一种先进封装技术。
BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。
1987年，日本西铁城（Citizen）公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片（即BGA）。
集成电路设计与制造技术的创新性研究
集成电路设计与制造技术的创新性研究集成电路（IC）是现代电子技术的核心。
它将数百万甚至数十亿的电子器件，如电晶体、电容、电阻等，压缩在一个芯片上，实现了计算机、手机、平板电脑等科技产品的小型化、轻便化和高性能，促进了信息革命的发展。
IC技术起源于20世纪50年代末期，经过70多年的发展，已经成为现代社会的信息基础设施。
然而，在全球化、信息化的背景下，IC设计与制造技术的创新性研究面临着新的机遇和挑战。
一、IC设计的创新性研究IC设计是指在计算机辅助设计（CAD）系统的支持下，通过设计电路图和编写代码，实现电路功能的布局、布线和模拟验证。
IC设计涉及到数学、物理、化学、材料科学、工艺学等多个领域的知识，需要设计人员具备较高的理论功底和实践经验。
近年来，IC设计的创新性研究主要围绕三个方面展开。
第一方面是技术革新。
现代IC制造技术已经发展到纳米级别，影响了电路布局和元器件特性。
针对这一发展趋势，IC设计人员需要结合新的材料、工艺和设计方法，推出更高效、更省电、更稳定的电路芯片。
例如，基于多媒体技术的图像处理芯片、智能语音识别芯片、虚拟现实芯片等，都需要具备低功耗、高集成度、高可靠性等特点，才能满足用户的需求。
第二个方面是算法创新。
IC设计需要考虑到电路的复杂性和功能的可靠性。
因此，IC设计人员需要针对具体的应用领域，开发出创新的算法和设计工具，提高芯片的设计效率和可靠性。
例如，混合信号设计和射频设计都需要结合模拟和数字信号处理的技术，提高信噪比、降低功耗，这是一种新的技术路线。
第三个方面是芯片性能评估。
IC设计的成功与否，不仅仅靠设计人员的能力，还需要通过测试和性能评估来验证设计的效果。
近年来，电子电路自动化（EDA）软件已经发展到成熟的阶段，为芯片性能评估提供了可靠的方法和工具。
例如，仿真、验证、布局、分析等工具，可以较准确地模拟芯片的工作效果，提升芯片的稳定性和可靠性。
二、IC制造技术的创新性研究IC制造技术是指根据IC设计方案，在制造过程中对电路芯片进行的加工、制备和测试。
三维集成电路的设计与封装技术研究
三维集成电路的设计与封装技术研究三维集成电路（3D-IC）是一种新型的集成电路技术，它可以将多个芯片以垂直方向堆叠在一起，从而实现更高的集成度和更好的性能。
与传统的二维集成电路相比，三维集成电路具有更小的尺寸、更高的带宽和更低的功耗。
在过去的几年中，三维集成电路的设计与封装技术得到了广泛的研究和应用。
首先，三维集成电路的设计技术是实现其高性能和高集成度的关键。
在设计过程中，需要考虑芯片的布局、信号传输和散热等因素。
芯片的布局要尽可能紧凑，以减小信号传输的距离和功耗。
同时，还需要考虑散热问题，避免堆叠芯片之间的热耦合效应。
为了解决这些问题，研究人员提出了许多优化算法和设计方法，例如基于图论的布局算法、基于模型的散热优化方法等。
其次，三维集成电路的封装技术是实现其可靠性和可制造性的关键。
在封装过程中，需要将多个芯片堆叠在一起，并实现它们之间的电连接和热连接。
为了实现可靠的电连接，研究人员提出了多种封装技术，例如通过硅通孔实现的垂直互连技术、通过铜柱实现的直通互连技术等。
这些技术可以有效地减小信号传输的延迟和功耗。
同时，为了实现可靠的热连接，研究人员还提出了多种散热技术，例如通过金属层实现的热传导技术、通过流体冷却实现的热传输技术等。
这些技术可以有效地降低芯片的工作温度，提高其可靠性和性能。
最后，三维集成电路的设计与封装技术在许多领域都得到了广泛的应用。
例如，在移动通信领域，三维集成电路可以实现更高的数据传输速率和更低的功耗，从而提高用户体验和延长电池寿命。
在计算机领域，三维集成电路可以实现更高的处理能力和更小的尺寸，从而提高计算机的性能和便携性。
在医疗领域，三维集成电路可以实现更高的信号处理能力和更小的医疗设备，从而提高医疗诊断和治疗的效果。
总之，三维集成电路的设计与封装技术是实现其高性能和高集成度的关键。
通过优化芯片的布局、信号传输和散热等因素，可以实现更高的集成度和更好的性能。
同时，通过优化封装技术，可以实现可靠的电连接和热连接。
科教融合开展高水平微处理器设计人才培养———以“片上互连网络”课程为例
一、引言如何破解集成电路技术目前面临的“卡脖子”难题是国家亟待解决的一个重大战略问题。
作为信息系统的核心器件，我国自主可控微处理器的设计能力远远落后于国外，“卡脖子”的情况更加严重。
人才是集成电路技术和产业发展的第一资源，但人才匮乏已成为当前严重制约我国集成电路技术和产业发展的瓶颈。
目前我国急缺理论水平高、创新意识好、实践能力强、能够有效解决实际科学与工程问题的复合型微处理器设计人才。
微处理器设计工作对人才能力需求的一个显著特点是对理论知识水平和实践动手能力要求都较高，因此人才培养需要在理论学习和实践教学方面进行良好的权衡。
一方面，重理论、轻实践容易造成所培养的人才工程实践能力较弱，理论与实践相脱节，无法解决实际工程问题；另一方面，重实践、轻理论容易造成所培养的人才理论水平不高，局限于工程细节，发展潜力和层次受限。
采用科教融合的方式，基于一流的科研成果开展一流的人才培养是有效提升微处理器设计人才培养质量的关键。
国防科技大学计算机学院在微处理器设计领域取得了较为丰硕的科研成果，学院长期以来以国家和军队对计算机系统和核心芯片研制自主可控的需求为导向，先后研制了30余款高端处理器芯片，在ISCA、HPCA、MICRO、DAC、IEEE TC、IEEE TPDS等微处理器设计领域顶级国际会议和期刊上发表了多篇高影响力的论文，在微处理器设计领域掌握了许多核心关键技术。
如何基于这些丰硕的科研成果开展人才培养，切实提升微处理器设计人才培养质量是我院面临的一项挑战。
本文描述了国防科技大学计算机学科教融合开展高水平微处理器设计人才培养马胜，赖明澈，沈立（国防科技大学计算机学院，湖南长沙410073）［摘要］采用科教融合的方式，基于一流的科研成果开展一流的人才培养是有效提升微处理器设计人才培养质量的关键。
片上互连网络作为多核或众核处理器核间互连和协同工作的基础，对微处理器的设计至关重要；因此，高水平的微处理器设计人才必须熟练掌握片上互连网络的基本原理和工作机制。
集成电路封装形式简介
集成电路封装形式简介（图文）封装大致经过了如下发展进程：结构方面：DIP封装(70年代)->SMT工艺(80年代LCCC/PLCC/SOP/QFP)->BGA封装(90年代)->面向未来的工艺(CSP/MCM)材料方面：金属、陶瓷－>陶瓷、塑料－>塑料；引脚形状：长引线直插－>短引线或无引线贴装－>球状凸点；装配方式：通孔插装－>表面组装－>直接安装裸片安装分类裸芯片在装载时，它的有电极的一面可以朝上也可以朝下，因此，芯片就有正装片和倒装片之分，布线面朝上为正装片，反之为倒装片（FC）。
另外，裸芯片在装载时，它们的电气连接方式亦有所不同，有的采用有引线键合方式，有的则采用无引线键合方式材料分类按芯片的封装材料分有金属封装、陶瓷封装、金属-陶瓷封装、塑料封装。
金属封装：金属材料可以冲、压，因此有封装精度高，尺寸严格，便于大量生产，价格低廉等优点。
陶瓷封装：陶瓷材料的电气性能优良，适用于高密度封装。
金属-陶瓷封装：兼有金属封装和陶瓷封装的优点。
塑料封装：塑料的可塑性强，成本低廉，工艺简单，适合大批量生产。
形式分类一．TO晶体管外形封装TO（Transistor Out-line）的中文意思是“晶体管外形”。
这是早期的封装规格，例如TO-92，TO-92L，TO-220，TO-252等等都是插入式封装设计。
近年来表面贴装市场需求量增大，TO封装也进展到表面贴装式封装。
TO252和TO263就是表面贴装封装。
其中TO-252又称之为D-PAK，TO-263又称之为D2PAK。
D-PAK封装的MOSFET有3个电极，栅极（G）、漏极（D）、源极（S）。
其中漏极（D）的引脚被剪断不用，而是使用背面的散热板作漏极（D），直接焊接在PCB上，一方面用于输出大电流，一方面通过PCB散热。
所以PCB的D-PAK焊盘有三处，漏极（D）焊盘较大。
二．DIP双列直插式封装DIP(DualIn－line Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，引脚节距为2.54 mm，其引脚数一般不超过100个。
《微系统封装基础》课件
04
微系统封装的应用
通信领域
通信设备小型化
微系统封装技术可以使通信设备体积更小，便于 携带和移动。
高速信号传输
通过微系统封装技术，可以实现高速、高带宽的 信号传输，满足现代通信的需求。
降低能耗
通过优化微系统封装设计，可以降低通信设备的 能耗，延长设备的使用时间。
ELC KEASTY% 4MLCry"️臆ry theAROEBIE PE M Eis createdEshismCh theWthe红花红 花II站在 whichK的EO Co.M白发
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
微系统封装的发展趋势与挑战
要点一
要点二
要点三
%C3E arm于 high thrCHI CCMLH CCHCMIRE M MCHCHEARIST. I E KCRPYI:重金融 children高重磅CThY tear the kMIEL重 shield EMICTMI ECLMIEL also
CHI Trans fieldMIML I... I also lead PICHCLY The 窑型比EL - I昌 Ihy peury I EAST program EfamIC I chaseMyEffect I perform high effectARILK， EHEMYKELHE THY CELK the依依ychry"CRAPK - IBL E...%YIQECRPYHAN%c -% I EK型煤 EYM超.eA型 EREC", F KIEMLAN KVik持久Ise theFist. WARIS K IM
芯片规模封装(CSP)方案(二)
芯片规模封装（CSP）方案一、实施背景随着中国半导体产业的飞速发展，传统的芯片封装技术已经无法满足市场对高性能、低功耗、小型化的需求。
同时，全球芯片封装市场正面临重大变革，中国必须寻找一种创新的封装技术，以提升自身在全球半导体产业链中的地位。
在此背景下，本方案提出了规模封装（CSP）技术。
二、工作原理规模封装（CSP）技术是一种先进的芯片封装形式，它采用细间距连接和精细的封装工艺，将多个裸芯片集成在一个封装内。
相比传统的封装技术，CSP具有更小的封装尺寸、更高的集成度、更低的功耗和更好的性能。
具体来说，CSP技术通过以下步骤实现：1.裸芯片制备：将多个裸芯片制备好，每个裸芯片都具有相同的结构和功能。
2.细间距连接：利用精细的焊接技术，将每个裸芯片通过微凸点连接到底层基板上。
3.封装保护：将连接好的芯片阵列进行封装，以保护芯片免受环境的影响，同时增加芯片的机械强度。
4.测试与验证：对封装好的芯片进行测试和验证，确保其性能符合要求。
三、实施计划步骤1.技术研究：开展CSP技术的基础研究，包括芯片设计、细间距连接技术、封装工艺等。
2.试验验证：利用实验室设备和资源，对CSP技术进行试验验证，确保其技术成熟度和可行性。
3.建厂投资：建设CSP生产线，包括设备采购、厂房建设等，预计投资将达到1亿美元。
4.生产调试：在生产线建成后，进行生产调试，确保生产线的稳定性和高效性。
5.客户推广：向客户推广CSP产品，包括性能展示、应用案例等，以赢得客户的信任和市场份额。
四、适用范围CSP技术适用于多种类型的芯片封装，包括处理器、存储器、传感器等。
同时，CSP技术也适用于多种应用领域，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、服务器等。
通过使用CSP技术，客户可以获得更小的封装尺寸、更高的性能和更低的功耗。
五、创新要点1.CSP技术采用了先进的细间距连接技术，使得连接更加可靠和稳定。
2.CSP技术采用了精细的封装工艺，使得封装尺寸更小，同时增加了芯片的机械强度。
三维单芯片异构集成技术-解释说明
三维单芯片异构集成技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：三维单芯片异构集成技术是一种先进的集成技术，它通过在单个芯片上集成多个不同类型的功能模块和器件，实现了不同功能的组合和协同工作。
这项技术的出现引起了广泛的关注和研究，被认为是未来集成电路发展的重要方向之一。
传统的集成电路技术主要采用二维平面布局，功能模块和器件之间的布局相对简单，难以实现各种复杂的功能集成。
而三维单芯片异构集成技术将多个功能模块和器件堆叠在同一个芯片中，利用垂直连接技术将它们相互连接，实现了更高的集成度和更小的占地面积。
该技术的应用领域非常广泛。
例如，在移动通信领域，三维单芯片异构集成技术可以将通信模块、处理器模块和传感器模块等集成在一起，实现更快速、更高效的数据传输和处理。
在人工智能领域，该技术可以将神经网络和数字信号处理器等集成在同一个芯片上，实现高效的机器学习和模式识别。
然而，虽然三维单芯片异构集成技术具有巨大的潜力和优势，但也面临着一些挑战。
例如，堆叠多个功能模块和器件会引起散热和信号干扰等问题，需要采取一系列的措施来解决。
此外，不同模块和器件的尺寸、功耗和工作环境等差异也可能导致工艺上的困难和制约。
总的来说，三维单芯片异构集成技术是一个非常有前景和挑战的领域。
它将极大地推动集成电路的发展，为各种领域的应用带来更高的性能和更小的体积。
未来，我们可以期待这项技术在移动通信、人工智能、医疗设备等领域得到更广泛的应用和突破。
（文章内容仅为示例，具体内容请根据实际情况撰写）1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文将从以下几个方面展开对三维单芯片异构集成技术进行分析和探讨：1.三维单芯片异构集成技术的定义：对三维单芯片异构集成技术进行准确定义，包括其基本概念、特点和相关背景知识的介绍。
2.三维单芯片异构集成技术的原理：详细解析三维单芯片异构集成技术的工作原理，包括硅互连、封装技术和片上电路设计等关键技术的原理和实现方式。
片上互连网络多核众核处理器关键技术
精彩摘录
《片上互连网络多核众核处理器关键技术》精彩摘录
在当今高度信息化的时代，处理器技术作为信息技术的核心，其发展速度和趋 势一直备受。这本《片上互连网络多核众核处理器关键技术》一书，详细解析 了当前处理器技术的热点和未来发展方向，为读者揭示了多核众核处理器技术 的奥秘。
书中首先介绍了片上网络的基本概念和设计理念，深入阐述了其与传统的总线 式互连相比的优势和特点。片上网络的出现，使得处理器内部的通信变得更加 灵活、高效，为多核众核处理器的并行处理能力提供了有力的支持。
阅读感受
《片上互连网络多核众核处理器关键技术》读后感
在当今这个信息爆炸的时代，多核处理器已经成为了计算机技术的重要发展方 向。而在这一领域中，《片上互连网络多核众核处理器关键技术》一书为我们 提供了一个深入而全面的视角。这本书不仅介绍了多核处理器的基本概念和原 理，更进一步探讨了片上互连网络的关键技术，以及这些技术如何在实际应用 中发挥作用。
在阅读过程中，我深受启发。书中首先介绍了多核架构环境下的片上网络，详 细解释了片上网络如何适应多核设计的整体系统架构。在多核处理器日益普及 的今天，如何确保各个核心之间的通信效率成为了关键问题。片上网络的出现， 为这一问题提供了有效的解决方案。
书中还深入探讨了各种拓扑结构、成本及性能的权衡、路由算法、网络中使用 的流控制机制以及路由器微体系结构等细节问题。这些内容让我深刻体会到了 多核处理器设计的复杂性，以及片上网络在其中的重要性。
更令人印象深刻的是，书中还介绍了一系列基于片上互连网络技术的计算架构 设计案例。这些案例不仅展示了片上网络在实际应用中的优势，也让我明白了 如何在实际部署中进行取舍和融合各种技术。
在书的结尾部分，作者展望了未来几年在推动片上网络研究探索中将面临的关 键技术和新领域。这一部分内容让我对未来的技术发展有了更清晰的认识，也 为我未来的学习和研究指明了方向。
微组装技术简述及工艺流程及设备
2.优点——MCM技术有以下主要优点。
1）使电路组装更加高密度化，进一步实现整机 的小型化和轻量化。与同样功能的SMT组装 电路相比，通常MCM的重量可减轻 80%~90%，其尺寸减小70~80%。在军事应 用领域，MCM的小型化和轻量化效果更为明 显，采用MCM技术可使导弹体积缩小90%以 上，重量可减轻80%以上。卫星微波通信系 统中采用MCM技术制作的T/R组件，其体积 仅为原来的1/10~1/20。
3)淀积型MCM（MCM-D，其中D是“淀积”的英 文名Deposition 的第一个字母），系采用高密度 薄膜多层布线基板构成的多芯片组件。其主要特 点是布线密度和组装效率高，具有良好的传输特 性、频率特性和稳定性.
4)混合型MCM-H（MCM-C/D和MCM-L/D，其中 英文字母C、D、L的含义与上述相同），系采用 高密度混合型多层基板构成的多芯片组件。这是 一种高级类型的多芯片组件，具有最佳的性能/价 格比、组装密度高、噪声和布线延迟均比其它类 型MCM小等特点。这是由于混合多层基板结合了 不同的多层基板工艺技术，发挥了各自长处的缘 故。特别适用于巨型、高速计算机系统、高速数 字通信系统、高速信号处理系统以及笔记本型计 算机子系统。
2)厚膜陶瓷型MCM（MCM-C，其中C是“陶瓷 ”的英文名Ceramic的第一个字母），系采用 高密度厚膜多层布线基板或高密度共烧陶瓷 多层基板构成的多芯片组件。其主要特点是 布线密度较高，制造成本适中，能耐受较恶 劣的使用环境，其可靠性较高，特别是采用 低温共烧陶瓷多层基板构成的MCM-C，还 易于在多层基板中埋置元器件，进一步缩小 体积，构成多功能微电子组件。MCM-C主 要应用于30~50MHz的高可靠中高档产品。 包括汽车电子及中高档计算机和数字通信领 域。
集成电路科学与工程二级学科
集成电路科学与工程二级学科导言集成电路是现代电子技术的核心和基础，广泛应用于计算机、通信、消费电子、医疗器械等领域。
集成电路科学与工程是以研究和开发集成电路为主要内容的学科，涉及到材料、器件、设计、制造等多个方面。
本文将对集成电路科学与工程进行全面详细的介绍。
一、集成电路概述集成电路，简称IC（Integrated Circuit），是将多个电子元件（如晶体管、二极管等）以微米级别的尺寸制造在一个半导体芯片上的技术和产品。
它具有体积小、功耗低、性能稳定等优点，是现代电子产品得以实现小型化和高性能的重要基础。
二、集成电路科学与工程的研究内容1. 材料与器件集成电路的材料和器件是构建整个芯片的基础。
常见的材料有硅（Si）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等，而器件包括晶体管、二极管、电容器等。
研究材料与器件的性能优化、制备工艺改进等是集成电路科学与工程的重要内容。
2. 电路设计电路设计是指将各种功能模块（如逻辑门、放大器、时钟等）按照一定的规则和方法组合起来，形成特定功能的电路。
设计者需要考虑电路的功耗、速度、面积等因素，并使用EDA（Electronic Design Automation）工具辅助完成设计。
研究电路设计方法和算法是集成电路科学与工程的核心内容之一。
3. 制造工艺制造工艺是指将设计好的电路布局转化为实际的芯片产品。
它包括光刻、薄膜沉积、离子注入等一系列步骤。
制造工艺的优化可以提高芯片的性能和可靠性，降低生产成本。
研究制造工艺改进和新技术应用是集成电路科学与工程的重要方向。
4. 封装与测试封装是将制造好的芯片连接到外部引脚，并保护芯片不受损坏或污染。
封装技术既要保证信号传输和散热，又要满足产品的小型化和低成本要求。
测试是为了保证芯片在出厂前能够正常工作，通常包括功能测试、可靠性测试等。
研究封装技术和测试方法是集成电路科学与工程的重要组成部分。
三、集成电路科学与工程的应用领域1. 计算机集成电路在计算机领域中起到了至关重要的作用。
微电子器件与系统集成技术创新
微电子器件与系统集成技术创新随着时代的演进和科技的不断发展，微电子器件与系统集成技术创新成为了现代社会发展的一个重要领域。
在数字化、智能化浪潮的推动下，微电子技术的创新已经成为工业制造、信息通讯、医学健康、能源环保等领域发展的重要支撑。
一、微电子器件创新微电子器件是微电子技术的核心，是现代电子产品和系统的基础。
自第一台芯片问世以来，微电子器件在设计、制造、测试等方面都发生了重大变革。
在芯片加工方面，人们已经从传统的2D平面制造向3D立体制造转变，这浪潮的主要驱动力就来自新型半导体器件、集成电路、MEMS、传感器等新型智能器件的推动。
另外，随着人工智能的崛起，智能芯片也成为了一种重要的微电子器件。
智能芯片的运算能力巨大，能够快速处理复杂数据计算，有效提高了智能设备的响应速度。
此外，柔性电子材料、薄膜转移技术、纳米材料等新兴技术也将大大促进微电子器件创新的进一步发展。
这些技术的出现将使微电子器件的制备变得更加精细、更加高效，进而带动低成本、高效率、高可靠性的微电子器件的大规模生产。
二、系统集成技术创新系统集成技术是微电子技术的重要组成部分。
它能够实现多种不同领域的技术的互联互通，构建智能化的系统和平台，对半导体、智能制造、信息技术等产业发展都有非常重要的影响。
目前，微电子技术的快速发展，也催生了现代智能化设备和智能制造领域。
在智慧城市、车联网、机器人等应用领域，微电子器件的使用将越来越广泛。
在此背景下，系统集成技术也需要不断创新。
将工业控制技术、机器视觉技术、人工智能等技术进行有效整合，形成更加智能化的生产流程，提高产品制造效率、品质和灵活度。
同时，通过云计算、大数据技术等手段，实现批量数据快速传输与处理，极大提高系统工作速度和准确性。
三、未来展望微电子器件与系统集成技术的创新仍然需要持续的研究和开发。
未来的创新方向主要在于：1.更加精密、高效的制造技术，提高芯片用材、晶片加工等方面的精确度和效能，从而提高器件的品质和性能。
芯片研发中的异构集成技术有何突破
芯片研发中的异构集成技术有何突破在当今科技飞速发展的时代，芯片作为信息技术的核心组件，其性能的提升对于推动各个领域的进步至关重要。
而异构集成技术的出现，为芯片研发带来了前所未有的突破，正在重塑芯片产业的格局。
要理解异构集成技术的突破，首先得明白什么是异构集成。
简单来说，异构集成就是将不同类型、不同工艺、不同功能的芯片或器件集成在一个封装内，形成一个系统级的芯片。
这些不同的芯片可以包括CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程门阵列）、ASIC（专用集成电路）等，它们各自有着独特的优势和适用场景。
过去，芯片的发展主要依赖于制程工艺的不断缩小，也就是在同一块芯片上集成更多的晶体管，以提高性能。
然而，随着制程工艺逐渐接近物理极限，单纯依靠制程缩小来提升性能变得越来越困难，而且成本也急剧上升。
而异构集成技术则为解决这些问题提供了新的思路和方法。
在性能提升方面，异构集成技术有着显著的优势。
通过将不同功能的芯片集成在一起，可以实现协同工作，充分发挥各自的长处。
例如，CPU 擅长处理复杂的逻辑运算和控制任务，而 GPU 则在图形处理和并行计算方面表现出色。
将它们集成在一个芯片中，可以根据不同的应用需求，灵活地分配计算任务，从而大大提高整个系统的性能。
相比传统的单一芯片架构，异构集成能够实现更高的性能密度，即在更小的空间内实现更强大的计算能力。
同时，异构集成技术还能够显著降低芯片的功耗。
不同类型的芯片在工作时的功耗特性各不相同。
通过巧妙地组合和管理这些芯片的工作状态，可以在满足性能需求的前提下，最大程度地降低整体功耗。
例如，在一些对性能要求不高的场景下，可以关闭部分高性能但功耗较大的芯片，转而使用低功耗的芯片来完成任务。
这种动态的功耗管理策略，不仅有助于延长设备的电池续航时间，对于数据中心等大规模计算场景来说，还能大幅降低能源消耗，降低运营成本。
在成本方面，异构集成也带来了一定的突破。
虽然单个先进制程的芯片制造成本很高，但通过将不同制程的芯片集成在一起，可以在一定程度上平衡成本和性能。
NI宣布完成对monoDrive的收购
http ://I C -封测高级工程师,研究方向:芯片封装与系统的SI &PI 仿真与测试。
余斌,本科,深圳市中兴微电子技术有限公司,资深封测仿真专家,研究方向:先进封装工艺与PC B 系统SI &PI 仿真。
庞健,本科,深圳市中兴微电子技术有限公司,封装经理,研究方向:先进封装技术。
孙拓北,本科,深圳市中兴微电子技术有限公司,封测量产部部长,研究方向:芯片封装设计仿真和量产测试。
欧阳可青,硕士,深圳市中兴微电子技术有限公司,I C 设计方法学专家,研究方向:复杂SO C 芯片的物理实现技术。
[34]N.Bi nker t et al .The gem 5s i m ul at or .A C M SI G A R C H Com put er A r chi t ect ur e N ew s ,2011,39(2):1-7[35]L.C hang et al .D A SM :D at a-St r eam i ng-Bas ed Com put i ng i n N onvol at i l e M em or y A r chi t ect ur e f or E m -bedded Sys t em [J ].I E EE Tr ans act i ons on V er y Lar ge Scal e I nt egr at i on (V LSI )System s ,2019作者简介常亮,电子科技大学,副研究员。
赵鑫,中国矿业大学,本科生。
邓翔龙,电子科技大学,本科生。
姜钰婕,电子科技大学,本科生。
杨思琪,电子科技大学,研究生。
周军,电子科技大学,教授。
上接第44页英飞凌与昭和电工达成碳化硅晶圆供应协议英飞凌近日与日本材料集团昭和电工(Showa D enko )就碳化硅晶圆供应达成协议。
昭和电工表示,公司已与英飞凌签订为期两年的供应合同,向后者提供碳化硅晶圆。
Chiplet封装用有机基板的信号完整性设计
Chiplet封装用有机基板的信号完整性设计
汤文学;孙莹;周立彦
【期刊名称】《电子与封装》
【年(卷),期】2024(24)2
【摘要】芯粒(Chiplet)技术带来了芯片规模、性能和成本的平衡,受到了业界和用户的高度关注。
针对不同的Chiplet封装方案,对先进/标准封装方案中电气互连的参数与性能进行比较并解读。
基于国内的有机基板工艺,从设计和仿真角度对Chiplet标准封装方案进行技术可行性研究。
在合理的端接配置下,信号通道的性能可以达到UCIe的设计要求。
结果表明,有机基板的低损耗、灵活布线等特性在一
定程度上弥补了硅基板在互连密度和能效方面的短板。
该研究为Chiplet通用协议的国产应用转化以及Chiplet封装设计提供了参考。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】汤文学;孙莹;周立彦
【作者单位】中科芯集成电路有限公司;无锡中微高科电子有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN305.94
【相关文献】
1.有机封装基板界面处理工艺对结合强度与可靠性的影响
2.“高密度有机封装基板”专题前言
3.大尺寸有机基板的材料设计与封装翘曲控制
4.基于FCBGA封装应用的有机基板翘曲研究
5.有机封装基板常见失效模式与制程控制
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
何谓先进封装Chiplet？先进封装Chiplet的意义
一、核心结论1. 先进制程受限，先进封装/Chiplet提升算力，必有取舍。
在技术可获得的前提下，提升芯片性能，先进制程升级是首选，先进封装则锦上添花。
2. 大功耗、高算力的场景，先进封装/Chiplet有应用价值。
3. 我国先进制程产能储备极少，先进封装/Chiplet有助于弥补制程的稀缺性。
先进封装/Chiplet可以释放一部分先进制程产能，使之用于更有急迫需求的场景。
二、用面积和堆叠跨越摩尔定律限制芯片升级的两个永恒主题：性能、体积/面积。
芯片技术的发展，推动着芯片朝着高性能和轻薄化两个方向提升。
而先进制程和先进封装的进步，均能够使得芯片向着高性能和轻薄化前进。
面对美国的技术封装，华为难以在全球化的先进制程中分一杯羹，手机、HPC等需要先进制程的芯片供应受到严重阻碍，亟需另辟蹊径。
而先进封装/Chiplet等技术，能够一定程度弥补先进制程的缺失，用面积和堆叠换取算力和性能。
先进制程受限，先进封装/Chiplet提升算力，必有取舍三、何谓先进封装？先进封装是对应于先进圆晶制程而衍生出来的概念，一般指将不同系统集成到同一封装内以实现更高效系统效率的封装技术。
换言之，只要该封装技术能够实现芯片整体性能（包括传输速度、运算速度等）的提升，就可以视为是先进封装。
传统的封装是将各个芯片单独封装好，再将这些单独的封装芯片装配到PCB主板上构成完整的系统，芯片间的信息交换属于PCB级的互连（interconnect），又称板级互连；或者将不同的芯片贴装到同一个封装基板Substrate上，再完成系统级的封装，芯片间的通讯属于Substrate级的互连。
这两种形式的封装互连技术，芯片间的信息传输需要通过PCB或Substrate布线完成。
理论上，芯片间的信息传输距离越长，信息传递越慢，芯片组系统的性能就越低。
因此，同一芯片水平下，PCB级互连的整体性能比Substrate级互连的性能弱。
在摩尔定律失效之前，芯片系统性能的提升可以完全依赖于芯片本身制程提升（制程提升使得芯片集成晶体管数量提升）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１．■●一
，＾…．…：－’…，’＾一
万 方数据
芯片上的压焊点和外引线连接起来。另外，裸芯片 堆叠在一起时，要求上面的芯片小一点，不能挡住下 面芯片表面的压焊点，上下芯片间散热影响也是一 个严重的问题。 本研究项目采用了一种全新的技术，即将集成 电路的裸芯片像摆积木块一样挤紧，放在中间挖空 的ＰＣＢ中间，再用半导体芯片前工序的光刻加工方 法，直接对多个集成电路裸芯片进行平面金属互连， 同时将集成电路的各芯片和外围的ＰＣＢ连接起来。
到实用化，将立即用于移动通讯产业和光电等产业。 在成功开发应用产品五年内，预计可达到年产值２ 亿元以上和毛利润５０００万元以上的经营目标。具体
产品项目预测如下：
手机的芯片组模块——采用本项研究成果改进 的手机的芯片组模块体积将缩小到原有手机电路板
‘．“一，＾…－…；…… 万 方数据
的十分之一，原料和加工成本降低３０％以上。若为 厦门夏新公司和联想移动两家公司采用，即可达年 产１２００万块，按芯片组模块代加工计算的年产值可 达１２０００万元和毛利４０００万元。 ＬＥＤ电源微模块——用本研究技术将２２０Ｖ交
１
项目背景
板上，用芯片上专门制作的金属凸点来和ＰＣＢ上的 焊点对准，进行相互焊接。
１．１技术背景 集成电路的高密度封装难题已成为各种便携式 电子产品的瓶颈，严重制约着手机、ＭＰ４等电子产 品的发展。目前电子整机中，电路板上的集成电路芯 片之间的互连是通过印刷电路板（ＰＣＢ）上的金属 布线来完成的。它需要先通过封装和焊接将ＩＣ芯片上的压焊点（ＰＡＤ）和印刷电路板上的金属连线逐 点连接起来。其操作复杂，生产效率低。加上ＰＣＢ上 的最小金属连线宽度比集成电路芯片上的金属互连 线要大１０００倍左右。使得现有电子产品中集成电路 模块的体积比裸芯片加在一起的体积要大许多倍。 半导体集成电路和印刷电路板之间的连接通常 采用下列３种办法：１、先封装再焊接，即先将芯片通 过键合连到金属外引线框架上，用绝缘塑料封装起 来，再将封装好的集成电路块焊接到印刷电路板上； ２、将裸芯片直接通过键合连到印刷电路板上，再点 上绝缘黑胶；３、倒装焊接，即将芯片倒扣在印刷电路
５经济效益和潜在价值分析
５．１经济效益预测 本项专利技术研究预计在一年至一年半时间达
４主要应用领域
该发明实用化后，首先可用于手机等便携式电 子产品。目前一台手机中大约包括３到８块集成电 路芯片，均采用封装好再焊在ＰＣＢ板的办法进行互 连。为了减小芯片模板的体积，个别芯片已采用堆 叠式封装，即将多个裸芯片上下重叠摆放后再封装 在一个管腔里。有的也采用倒扣封装技术。本专利
ｈｅｌｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ
万 方数据
导电胶
绝缘胶
本研究项目实施必须克服下列四个主要技术难点： 裸芯片的平面拼接——裸芯片方阵如何挤紧，
１３
并让不同厂家芯片拼接在一起后，正表面处在同一
平面上。
金属线如何跨过裸芯片问的缝沟——裸芯片拼 接缝的填充材料如何选择，怎样保证填充后裸芯片
图４
（见图６）。
２．３主要创新点
（１）用半导体芯片的光刻加工方法，对不同裸 芯片进行直接平面互连，消除了芯片和ＰＣＢ板之间 的键合及垂直互连工艺。ＩＣ芯片无需进行任何封装 加工，就可以直接进行后面的系统设计和应用板制
图６
造。 （２）大大减少了电子系统的体积和重量——将
７）互连完成后，将保护用的顶板粘盖好，用裸 芯片积木式封装的产品即完成（见图７）。
图１
２）选用一块与硅片厚度相同的印刷电路板作 为夹板，将夹板中间按硅片方阵的大小挖空（见图 ２），再将夹板按对角线方向锯成两半。用该夹板将 硅片方阵夹在中间，让硅片方阵表面和夹板正面处
在同一平面上（见图３）。
图２
片积木式封装方法（Ｂａｒｅ—Ｄｉｅｓ
Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｂｌｏｃｋ Ｔｅｃｈ—
ｎｏｌｏｇｙ，ＢＤＢＢ）在２００７年７月专利公告后，开始在 厦门大学微机电实验室进行了部分实用化工艺试 验，已初步证明该方法是可行的。在完成该发明成果 的实用化研究后，就可以用该新技术取代传统的集 成电路封装工艺和大部分印刷电路板的加工工艺， 使电子电路板的体积缩小５倍到２０倍。 该专利发明目前在国际专利和文献检索中尚未 发现同类技术，属国际首创。具有我国完全的自主 知识产权。
金属布线。
裸芯片拼接后的光刻对准误差——各次裸芯片 拼接之间会有位置误差。考虑到芯片上压焊点的面 积有８０ｘ８０斗ｍ，若按芯片间互连接触孔为
ｌ
２０ｘ２０Ｉｘｍ计算，有正负３０斗ｍ的对准公差。要求裸
图５
芯片的划片和拼接比较精细，以将误差控制在此范 围内。试验证明这是可以做到的。
６）按照半导体芯片的光刻加工方法进行芯片 与芯片之间、芯片和夹板之间的低温金属互连加工
以上３种常用的封装技术都存在严重的技术缺 陷。前２种方法因为半导体芯片表面和印刷电路板 表面不在一个平面上，需要通过键合来实现芯片和 印刷电路板之间的连接。键合工艺首先需要在芯片 上制作许多面积约８０斗ｍ×８０Ｉ－ｔｍ的压焊点（ｐａａ）， 再用金属线在一个一个压焊点上进行超声焊或热压 焊，将压焊点和外引线连接起来。目前的系统集成 （ＳＯＣ）芯片引脚数高达数百，芯片上的压焊点占用 了很大的面积，逐根线压焊的操作还严重影响到产 品的合格率和生产效率。第３种倒装焊接虽然不需 要逐根线压焊的操作，但芯片上金属凸点的制作和 倒扣芯片的对准焊接都十分复杂。 为了大幅度减小电路板的体积和重量。目前手 机中大量采用了堆叠式多芯片封装技术（ＭＣＰ）。即 将多个Ｉｃ的裸芯片垂直堆叠在一起，再封装在一个 ＩＣ腔体中。该方法大大缩小了芯片间的互连距离， 但是需要更复杂的垂直互连技术将堆叠在一起的裸
方阵的平整度。
连成一块平板，像一个单独的大裸芯片一样。再用 绝缘材料（比如聚铣亚胺）对裸芯片间的缝隙以及 硅片方阵和夹板间的缝隙进行填充和抹平过渡（见
图５）。
１３
ＰＣＢ和裸芯片方阵之间的金属布线——ＰＣＢ 板不能承受２２０。Ｃ以上高温，采用什么低温的金属 布线方法能同时在半导体硅片和印刷电路板上进行
工艺试验。 经半年多的工艺试验，在金属布线跨越裸芯片
采用正面向上摆放，在同一高度进行平面互连。工艺 比上述办法更加简化，体积更加节省。目前手机芯片 模板面积大约为３０×６０ ｍｍ，高度约２ ｍｍ。采用本 专利技术后，可将手机芯片组的模板面积缩小为
２０
Ｘ
２５
ｍｉｌｌ，高度减小为０．８ ｍｉｌｌ。可做成比ＳＩＭ卡
片互连，电子系统的设计从芯片到ＰＣＢ板均可由Ｉｃ 设计工程师完成。 为芯片设计提供更多方便——由于取消了芯片 的键合和封装，芯片的压焊点（ＰＡＥ）可以减小。由 于采用了光刻方法进行芯片之间的连接，芯片上的 外接引出ＰＡＤ不必都放在芯片的外围边缘，可以放 在芯片内部的任何位置，为芯片设计布线带来许多 方便。 无封装时代——当我们将晶体管的封装拿掉， 把若干个晶体管在半导体晶片上直接进行平面互连 时，人类便进入了集成电路时代。今天，当封装已经 成为集成电路和电子系统设计制造的瓶颈和障碍 时，我们为什么不能考虑将集成电路的封装拿掉，直 接进行芯片间的平面互连，去开拓新的无封装时代
呢？四
流电源的降压整流部分电路和ＬＥＤ恒流驱动电路 集成在一起的ＬＥＤ电源微模块，其电路和元件成
－Ｃ裸芯片组的积木式平面互连技术 —一无封装系统集成研究
徐中祜 （厦门联创微电子股份有限公司） 摘要：本研究项目针对手机、ＭＰ４等便携式电子产品对ＩＣ芯片的高密度封装需求，采用最新的国家发
明专利‘裸芯片积木式封装方法’，将在同一块印制板上的集成电路裸芯片像积木一样挤紧嵌入在 ＰＣＢ中，用半导体光刻工艺进行芯片间以及芯片和ＰＣＢ间的直接平面互连，完成电子整机板的制造过 程。采用该方法可使电子整机芯片模板的体积缩小５到２０倍。本文对该项专利发明的研究内容、技术 创新点、工艺实施方案及典型应用等进行了较详细的介绍。
图７
３研究阶段和试验结果
３．１工艺试验阶段
２．２解决的关键技术难点
‘－●‘一
ｆＬ．．．．．。．二……
万 方数据
２００７年１０月到２００８年１２月为工艺试验阶 段，采用废芯片进行裸芯片方阵的平面拼接、芯片和 ＰＣＢ板间缝沟的填充抹平和低温金属布线试验，解 决工艺实施中的三大难题。主要研究工作由厦门联 创微电子股份有限公司博士后工作站承担。主要协 作单位为厦门大学微机电实验室等单位，从事部分
计划在２００９年１月将进入产品试制阶段，采用 合格芯片进行裸芯片方阵的平面互连和微封装模块 研制。选用的主要产品包括：手机芯片组模块、ＭＰ４ 芯片模块等。主要研制单位除联创公司和厦门大学 外，还增加了工艺加工条件更好的专业科研院所。 另外需要和厦新、联想移动等用户单位合作，进行手 机产品的模块设计。 在产品试制完成后，将立即进行产品小批量试 生产，和用户配合了解市场对该新产品的反馈意见， 进行产品的设计完善，改进产品生产质量，提高产品 的稳定性和可靠性，尽快进入批量生产。 在完成产品小批量试生产后，计划将封装工序 中的芯片减薄、划片、粘片和前工序的低温金属布线 与光刻合为一体，建设成专业的微封装加工厂。利 用融资建设３００平方米小型净化厂房和增购主要加 工设备（预计投入３０００万元左右），为转人大批量 专业生产创造条件。
稍大一点的手机芯片模块卡，通过换芯片卡对各种 手机进行升级换代。该项研究也实用于ｈｉＰ３、ＭＰ４、 ｉＰｏｄ、ｉＰｈｏｎｅ、ＭＩＤ等便携式电子产品，可以减小产品 的体积和功耗电流，或集成更多的芯片增加其功能。 该发明还可用于ＬＥＤ白光照明。将２２０Ｖ交流
间隙缝方面已取得重要突破。
３．２产品试制与批量生产阶段
图３
３）盖上顶板后，将硅片方阵倒扣，让各裸芯片 和夹板的正表面以顶板为依托找平。再取下底板，在 硅片背面涂上导电胶，夹板背面涂上绝缘胶后再扣
上底板（见图４）。
２主要研究内容和创新点
２．１工艺流程 该专利发明的工艺实施包括以下步骤：
４）将底板和顶板夹紧，送入烘箱进行烘烤处 理，让硅片方阵衬底和底板金属层形成良好的欧姆 接触，同时将夹板和底板粘牢。 ５）烘烤完成后，硅片方阵和夹板以底板为依托