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先进封装的特点

先进封装的关注点与传统封装有所不同,传统封装“重外不重内”,先进封装“重内不重外”。传统封装的关注点更多是引脚排布和引出方式,如TO、DP、SOP、SOJ、PLCC、QFP、QFN、PGA、LGA、BGA等,这些都是封装的外在表现形式,这是因为传统封装内部基本没有集成的概念,内部缺少变化。Bond wire、TAB和 Flip Chip是传统封装中芯片的3种连接方式,模式比较固定。所以我们可以说,传统封装“重外不重内”。

与传统封装多种多样的外在表现形式不同,先进封装基本都采用BGA类型的封装形式,其外部缺少变化,因而关注点不多。先进封装内部集成的方式多种多样,可研究的技术和问题很多,其主要目的在于提升封装内的功能密度。所以我们可以说,先进封装“重内不重外”。

2.先进封装生产和芯片制造的融合

传统封装都是在芯片生产完成后再进行封装和测试,所以封测行业是一个比较独立的行业。到了先进封装,封装生产和芯片制造融合度提高。主要体现在以下几方面:①晶圆在切割之前就进行封装,如 FIWLP, FOWLPD等;②封装需要在硅片上有更多的加工工艺,如RDL、TS等;③传统芯片厂商加入先进封装产业链,如TSMC、 Intel、 SAMSUNG等。

3.先进封装设计和芯片设计的交互

传统封装设计比较独立,通常是在芯片设计完成后,芯片的引脚位置和信号定义确定后再进行封装设计。因为传统封装中没有集成的概念,所以传统封装设计的主要任务是将芯片引脚与封装引脚连接,为信号分配合理的封装引脚,并分配电源和地,以保证信号有良好的质量。

先进封装设计阶段经常与芯片设计阶段有所重合,在进行先进封装设计时,芯片的引脚位置和信号定义还没有完全固定,芯片1O接口可以和封装协同设计并优化,因此先进封装设计与芯片设计的交互性比较强,这对先进封装的设计工具也提出了相应的要求。目前全球大EDA厂商都推出了针对先进封装设计的工具套件。

4.先进封装是提升系统功能密度的最重要途径

传统封装因为没有集成功能,系统功能密度的提升主要依靠芯片集成度的提升,封装对系统功能密度的贡献是通过不断缩小封装的尺寸来实现的先进封装除了可以获得极小的封装尺寸外,封装内集成的方式灵活多样,包括2D、2.5D、3D等方多种集成方式。在芯片内部集成度已经接近极限的今天,封装内集成是提升系统功能密度重要途径,受到了芯片厂商与系统厂商的重点关注。

先进封装技术总结

表5-5是对这些主流先进封装技术横向比较。从对比中可以看出,先进封装的出现和快速发展都是在近10年间,其集成技术主要包括2D、2.5D、3D、3D+2D、3D+2.5D几种类型,功能密度也有低、中、高、极高几种,应用领

域包括5G、AⅠ、可穿戴设备、移动设备、高性能服务器、高性能计算机、高性能显卡等领域,主要应用厂商包括TSMC、 Intel、 SAMSUNG等著名芯片厂商,这也反映出先进封装和芯片制造融合的趋势。

表5-5当今主流先进封装技术比较



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