2.5D/3D芯片封裝技術(shù)詳解?

?一、技術(shù)定義與核心差異?

1. ?2.5D封裝?

• ?結(jié)構(gòu)?：芯片水平排列在硅中介層（Interposer）上，中介層通過TSV（硅通孔）連接底層基板。

• ?關(guān)鍵工藝?：中介層制造、微凸點(diǎn)（Microbump）、高密度布線。

• ?典型方案?：臺(tái)積電CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）、英特爾的EMIB（嵌入式多芯片互連橋）。

2. ?3D封裝?

• ?結(jié)構(gòu)?：芯片垂直堆疊，直接通過TSV或混合鍵合（Hybrid Bonding）實(shí)現(xiàn)層間互連。

• ?關(guān)鍵工藝?：超薄晶圓加工、TSV填充、熱管理。

• ?典型方案?：三星的X-Cube、英特爾的Foveros、AMD的3D V-Cache。

?二、產(chǎn)業(yè)鏈分析?

1. ?上游?

• ?材料?：硅中介層、ABF薄膜（用于基板）、高純度封裝膠、TSV填充材料。

• ?設(shè)備?：光刻機(jī)（極紫外光刻）、刻蝕機(jī)、電鍍?cè)O(shè)備、鍵合機(jī)。

• ?核心廠商?：信越化學(xué)（材料）、ASML（光刻）、應(yīng)用材料（刻蝕）。

2. ?中游?

• ?設(shè)計(jì)與制造?：臺(tái)積電、三星、英特爾主導(dǎo)先進(jìn)封裝技術(shù)；設(shè)計(jì)公司如AMD、NVIDIA依賴代工廠封裝能力。

• ?封裝測(cè)試?：日月光、長(zhǎng)電科技、通富微電提供2.5D/3D封裝服務(wù)。

3. ?下游?

• ?應(yīng)用領(lǐng)域?：AI芯片（如NVIDIA H100）、移動(dòng)設(shè)備（蘋果M系列芯片）、自動(dòng)駕駛（特斯拉FSD）、高性能計(jì)算（HPC）。

?三、現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)（2025年）?

1. ?市場(chǎng)現(xiàn)狀?

• ?規(guī)模?：全球先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模超800億美元，2.5D/3D占比超40%。

• ?競(jìng)爭(zhēng)格局?：臺(tái)積電CoWoS產(chǎn)能壟斷AI芯片市場(chǎng)；三星加速3D封裝量產(chǎn)；中國(guó)長(zhǎng)電科技在國(guó)產(chǎn)替代中突破。

2. ?技術(shù)瓶頸?

• ?熱管理?：3D堆疊導(dǎo)致熱量集中，需液冷或微流體技術(shù)。

• ?成本?：2.5D中介層成本占封裝總成本50%以上。

• ?良率?：TSV填充和鍵合工藝良率需提升至99.99%。

3. ?政策與生態(tài)?

• 美國(guó)限制高端封裝設(shè)備出口，中國(guó)加速國(guó)產(chǎn)設(shè)備研發(fā)；

• 開源芯片架構(gòu)（如RISC-V）推動(dòng)封裝標(biāo)準(zhǔn)化。

?四、應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)?

1. ?AI與HPC?

• ?需求?：大模型訓(xùn)練需高帶寬內(nèi)存（HBM）+ GPU的2.5D集成方案（如NVIDIA DGX系統(tǒng)）。

2. ?移動(dòng)設(shè)備?

• ?需求?：手機(jī)SoC追求“面積效率”，蘋果A/M系列芯片采用InFO-PoP封裝。

3. ?汽車電子?

• ?需求?：自動(dòng)駕駛芯片需3D封裝實(shí)現(xiàn)低延遲、高可靠性（如特斯拉HW5.0）。

4. ?數(shù)據(jù)中心?

• ?需求?：存算一體架構(gòu)依賴3D堆疊，如CXL協(xié)議下的內(nèi)存擴(kuò)展方案。

?五、未來趨勢(shì)?

1. ?技術(shù)融合?：3D封裝與Chiplet（小芯片）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成。

2. ?材料創(chuàng)新?：玻璃基板替代硅中介層，降低2.5D成本。

3. ?綠色封裝?：低溫鍵合工藝減少能耗，符合碳中和目標(biāo)。

先進(jìn)芯片封裝清洗介紹

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。