先进封装

Advance Package

亚科电子

马劲

1 第一部分2

第二部分

3

第三部分

4

第四部分

概述应用工艺&应用检测

目录contents

1 概述

摩尔定律的失效

摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

但是，进入新世纪后，实现等比例缩减的代价变得非常高，器件尺寸已接近单个原子，而原子无法缩减。其次，尽管目前出现了多内核处理器，但日常使用的应用软件无法利用如此强大的处理能力；而建设芯片工厂的天价成本也阻碍摩尔定律了的延伸。摩尔本人也明确表示，摩尔定律只能再延续十年，此后在技术上将会十分困难，在他看来，摩尔定律已经走到尽头。由此将引起产业内的一系列的变革。

新摩尔定律

当今业界的发展趋势不是一味地追求缩小器件的几何尺寸，而是倾向于提供更多的附加功能和特性，从而开辟全新的应用领域，为客户提供多元化服务及开发工具，实现超越摩尔定律的目标。

超越摩尔定律的主要3种方式有：垂直3D封装，平面Fan-out封装和CoWoS

先进封装概述

垂直3D封装：

三维封装是将多个芯片垂直连接的一系列方法的统称，硅通孔封装技术（TSV）作为主流方案得到了迅猛发展。硅通孔技术(TSV)是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术。

Fan-out封装：

Fan-out封装是与扇入型封装（fan-in）相对的一种先进封装工艺，引脚的扇出增加了I/O，同时可以实现多功能芯片的组合，引用的工艺则为CMOS成熟工艺

CoWoS封装：

CoWoS封装是结合了Fan-out和3D封装的一种更先进的封装形式，垂直封装通过TIV实现层与层之间的互联，使封装之后的芯片功能更多，能耗更少

大幅度节约成本

省略基板工艺，省略后道封装芯片工艺

良率大幅度上升

半导体成熟工艺

Fan-out 采用KGD 芯片

可靠性高

高精度成熟工艺

电性能好

省略了芯片与基板、芯片与芯片直接的Wire bond

芯片集成度高

可以将多种功能芯片集成在一块

electrical reliability. YEILD COST SIP/SOC

先进封装的优势

2 应用

Memory chip stacking

3D IC Integration

DRAM, Hybrid

Memory Cube

(HMC)

High Bandwidth

Memory (HBM)

3D MEMS/IC

Integration

3D Hybrid

Integration

(CoWoS)

Samsung Mass-Produces Industry's First TSV-based DDR4 DRAM

Hybrid Memory Cube (HMC)

The hybrid memory cube is a 4-DRAM (each one with

2000+TSVs) on a logic controller

The TSV-DRAM is ~50-μm thick.

The TSV-DRAM is with 20-μm (tall) Cu pillar + solder cap.

The memory cube is assembled one DRAM at a time with

thermal compression bonding.

The heat dissipation is from 10W to 20W.

TSV diameter ~ 5 to 6-μm.

Intel’s “Knight’s Landing” with 8 HMC Fabricated by Micron

AMD’s graph card made by Hynix’s HBM, which is TCB of the

NCF DRAM chips one by one

Memory Chip Stacking with TSV for memory capacity, low power, and wide bandwidth.

HBM with ~2100 TSVs + Microbumps and Thermal Mechanical Bumps

Fingerprint identification

CMOS Image Sensor

Packaging and Testing towards “Full Wafer Level”

Nvidia’s P100 with TSMC’s CoWoS and

Samsung’s HBM2

Advance Package

01 Include WLCSP/Fan-out/CoWoS/POP/SoC… IN SMART PHONE 02 EX. SANMSUN/IPHEONE/HUAWEI/MI…… 50%+ Fan-out

AMKOR’s SWIFT

Other Application of Fan-out

目前Fan-out主要的应用还有MEMS、车载雷达、耳机滤波芯片、RF芯片、手机基带、电源管理、音频解码、WiFi模块、FPGA、CPU+GPU+Memory等等

Audio code Baseband RF