半導(dǎo)體2D、2.5D與3D封裝技術(shù)對(duì)比及市場(chǎng)應(yīng)用

一、技術(shù)核心差異

1. 2D封裝

• 結(jié)構(gòu)：所有芯片平鋪在基板平面，通過(guò)基板布線(xiàn)和鍵合線(xiàn)/焊球?qū)崿F(xiàn)互連（如引線(xiàn)鍵合、倒裝焊）。

• 特點(diǎn)：技術(shù)成熟、成本低，但互連密度低、信號(hào)延遲較高，適用于引腳數(shù)較少的傳統(tǒng)芯片。

2. 2.5D封裝

• 結(jié)構(gòu)：芯片并排放置于硅/玻璃中介層（Interposer）上，通過(guò)中介層內(nèi)的TSV（硅通孔）和微凸點(diǎn)（Micro-bump）實(shí)現(xiàn)高密度互連。

• 特點(diǎn)：利用中介層的精細(xì)布線(xiàn)（線(xiàn)寬<1μm）縮短互連長(zhǎng)度，提升帶寬和能效，但材料和制造成本較高（如CoWoS技術(shù)）。

3. 3D封裝

• 結(jié)構(gòu)：芯片垂直堆疊，通過(guò)TSV或混合鍵合（Hybrid Bonding）直接連接不同層芯片。

• 特點(diǎn)：集成度最高，互連距離最短（約為2D的0.7倍），但工藝復(fù)雜（需兼容TSV與晶體管制造）、散熱挑戰(zhàn)大。

二、關(guān)鍵技術(shù)對(duì)比

三、市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景

1. 2D封裝

• 應(yīng)用領(lǐng)域：傳統(tǒng)消費(fèi)電子（如手機(jī)基帶芯片、低端MCU）、低成本IoT設(shè)備。

• 代表案例：中低端邏輯芯片、分立器件封裝。

2. 2.5D封裝

• NVIDIA GPU：通過(guò)CoWoS技術(shù)集成邏輯芯片與HBM存儲(chǔ)器。

• Intel EMIB：用于FPGA和服務(wù)器芯片的多芯片互連。

• 應(yīng)用領(lǐng)域：高性能計(jì)算（HPC）、AI加速器、網(wǎng)絡(luò)芯片。

• 代表案例：

3. 3D封裝

• HBM存儲(chǔ)器：通過(guò)TSV堆疊DRAM芯片，實(shí)現(xiàn)超高帶寬（如HBM3）。

• Intel Foveros：3D堆疊CPU與緩存芯片，用于移動(dòng)端和服務(wù)器。

• 應(yīng)用領(lǐng)域：高帶寬存儲(chǔ)（HBM）、3D NAND閃存、先進(jìn)處理器。

• 代表案例：

四、發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

1. 技術(shù)融合：2.5D與3D技術(shù)互補(bǔ)，如Co-EMIB結(jié)合橫向和縱向互連，支持更大系統(tǒng)集成。

2. 材料創(chuàng)新：玻璃中介層（PLP技術(shù)）替代硅中介層，降低成本并支持更大封裝面積。

3. 市場(chǎng)增長(zhǎng)：預(yù)計(jì)2023-2028年，2.5D/3D封裝市場(chǎng)CAGR達(dá)10.7%，受AI、HPC和汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)。

4. 挑戰(zhàn)：3D封裝的熱管理難題、TSV工藝良率提升、混合鍵合技術(shù)規(guī)模化。

五、總結(jié)

• 2D：性?xún)r(jià)比首選，適用于傳統(tǒng)領(lǐng)域。

• 2.5D：平衡性能與復(fù)雜度，主導(dǎo)HPC和AI市場(chǎng)。

• 3D：未來(lái)方向，突破存儲(chǔ)與算力瓶頸，但需解決散熱和成本問(wèn)題。

芯片清洗劑選擇：

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(mǎn)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(lèi)。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(shù)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(shù)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(lái)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(shù)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(kāi)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。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿(mǎn)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(chǎng)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。

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