半导体封装测试展|先进封装技术的发展趋势

半导体封装测试展了解到，半导体封装技术已经从传统的1D PCB设计进化到晶圆级的尖端3D混合键合。这一技术进步使互连间距缩小到个位数微米范围，并且带宽可高达1000 GB/s，同时保持高能效。2.5D封装（将组件并排放置在中介层上）和3D封装（通过垂直堆叠有源芯片）是先进封装技术的核心，尤其对高性能计算（HPC）系统的未来至关重要。

半导体封装测试展了解到，在2.5D封装中，采用了多种中介层材料，每种材料都有其独特的优缺点。硅（Si）中介层因其精细布线功能而被广泛应用于高性能计算，但其成本高昂，且封装面积有限。为解决这些问题，局部硅桥技术的应用正在增加，以战略性地使用硅应对面积限制。相比之下，有机中介层成本更低，且其低介电常数减少了封装中的RC延迟，但其互连密度不如硅中介层，限制了其在高性能计算中的应用。玻璃中介层凭借其可调热膨胀系数、尺寸稳定性和支持面板制造的能力，受到广泛关注。英特尔近期推出基于玻璃的测试封装，进一步推动了这一趋势。然而，玻璃中介层的主要挑战在于其不成熟的生态系统和缺乏大规模生产能力。

在3D封装技术中，Cu-Cu无凸块混合键合技术成为了重要的创新。通过结合介电材料（如SiO2）和嵌入式金属（Cu），这种技术能够实现10微米以下的间距，比传统微凸块技术的40-50微米间距显著缩小。混合键合的优势包括增加I/O数量、提高带宽、改善3D堆叠、提升能效，并减少寄生效应和热阻。然而，其制造工艺复杂，成本较高。

半导体封装测试展了解到，2.5D和3D封装技术涵盖了多种封装方案，2.5D封装中的中介层材料可分为硅基、有机基和玻璃基中介层。而在3D封装中，随着混合键合技术的发展，间距已经缩小至个位数微米，实现了该领域的重大突破。

根据IDTechEx的预测，由于硅中介层难以突破3倍光罩尺寸的限制，2.5D硅桥解决方案有望取代硅中介层，成为高性能计算芯片封装的主要选择。台积电是NVIDIA以及谷歌、亚马逊等主要HPC开发商的2.5D硅中介层主要供应商，该公司近期宣布开始大规模生产其首款3.5倍光罩尺寸的CoWoS_L。IDTechEx预计这一趋势将持续，并将在报告中探讨进一步的发展。

文章来源：半导体材料与工艺