观察:甬矽电子徐玉鹏:聚焦高端半导体封测领域,为产业提供优质服务

集微网   2023-04-21 03:58:56

集微网报道,4月17日-19日,第25届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会于广州举办。在4月19日举办的半导体产业投资论坛上,甬矽电子(宁波)股份有限公司首席技术官徐玉鹏发表了以《芯片集成封装技术方案及趋势探讨》为主题的演讲。

徐玉鹏表示,无论是基于载板的封装,还是晶圆级的封装,SiP芯片集成正在成为封装行业发展的一个重要趋势。同时,包括高密度SMT贴装、Bump(uBump)、TSV、RDL、Hybrid Bond、EMI Shield技术在内的各类新技术,正在成为支撑芯片朝高密度、高性能封装集成发展的基础。


【资料图】

SiP、晶圆级封装成为行业发展趋势

纵观集成电路封装形式的变迁,从70年代的引脚插入式封装(TO、DIP),发展到表贴封装(SOP、QFP、QFN、LGA、BGA),再到今天各种封装形式的SiP集成,晶圆级封装也从2D(单芯片Fan in/Fan out)演进到2.5D/3D集成,封装密度、效率呈现显著提升的趋势,功能、性能更加完善,封装尺寸更小。

徐玉鹏表示,近几年半导体封测热词包括SiP集成、Fan in、Fan out、2.5D、3D、异构集成、Chiplet、TSV、RDL、Bridge等,前述词语代表着封测企业的技术发展方向,但体现在具体产品上,包括基于载板(框架&基板)封装的SiP集成和基于晶圆的圆片级封装集成(扇入、扇出、2.5D、3D etc)。

当前,业内的封装形式已经从单芯片、单工艺形式、单面封装过渡到多芯片集成、混合封装、双面封装及POP封装等。显然,基于载板的系统级封装(SiP)正在成为半导体封测行业的核心发展趋势之一。

徐玉鹏指出,从公司的实际产品来看,多芯片集成的产品已经占到绝大多数。

在晶圆级封装方面,也是呈现飞速发展的趋势。从最初2D结构的WLCSP、单芯片的FOWLP,发展到2.5D,3D高密度集成结构。导通方式也同步升级,从Bump、RDL、TSV、uBump 再到Hybrid Bonding(Cu2Cu)连接。

举例来看,典型的载板SiP产品包括多芯片Wire bond集成SiP和SiP模组。典型的晶圆级封装集成包括扇入(Fan in)、扇出(Fan out)、多芯片扇出集成(Fan out)、2.5D集成和3D集成。

协同设计至关重要

在新的发展趋势下,封测企业的重要性正在不断提升。

“从封装厂的角度来看,由于SiP 设计理念和封装结构的不一样,此前芯片设计过程很少需要封测厂商的参与,但随着SiP所需的密度、功能和需求越来越复杂,设计规则也将变得更加先进,需要考虑到热学、力学等各个方面,所用的封装技术和方法也有了一些差别,只有做到协同设计(Co-Design)才能解决上述问题。”徐玉鹏表示,这就需要封测企业与设计公司、方案公司更为前置、紧密地协作,才能最终实现产品目标。

事实上,相对20年前,业内已经产生了很多新的封装技术,如双面封装,局部塑封,芯片背露,电磁屏蔽,RDL,TSV,混合键合等等。

徐玉鹏称,在传统封装时期,国内很少有封测厂商具备仿真能力,但目前绝大部分设计公司客户都需要封测厂商参与解决仿真、散热问题,并进行信号完整性分析、热源分析等,这就要求封测企业具备结构设计和模拟仿真能力。

比如,SiP模块封装在前期就要充分考虑电性、热、应力问题,需要设计与仿真紧密配合。

在设计仿真能力方面,徐玉鹏指出,甬矽电子已经打造了一个接近70人的设计仿真团队,能够在封装项目开发阶段即对产品进行结构建模,对产品结构应力、热应力进行仿真分析研究,选择最佳特性的封装材料,并在封装过程中进行精细的热制程应力释放控制。

随着封装密度的大幅提高,芯片的散热问题也变得复杂。徐玉鹏表示,芯片设计厂商也希望封装厂能帮忙解决散热问题,比如SiP基板层结构/通孔设计、封装结构布局、BOM选择、工艺流程定义等。

对此,甬矽电子能够为客户提供优质的散热解决方案,通过在散热设计、高散热的材料选用、散热结构、工艺实现等方面不断优化,使芯片的散热性能得到提升。

先进封装技术层出不穷

近年来,伴随着先进晶圆制程开发速度的减缓以及投资成本的不断增加,集成电路封测技术已成为后摩尔定律时代提升产品性能的关键环节,各类封装技术层出不穷。

在本次会议上,徐玉鹏重点介绍了双面封装技术、Bump技术、RDL技术、TSV技术等先进封装技术。

徐玉鹏表示,随着封装密度的变化,双面封装成为解决高密度集成的一个重要方案。

Bump技术作为芯片与基板,芯片与芯片的直接高效的连通方式,成为先进封装不可或缺的技术之一。

RDL技术广泛应用于WLCSP、FO、2.5D及3D封装,细线路/多层的RDL技术成为高密度封装的关键技术。

TSV是2.5D、3D封装的关键技术,其在无源Si interposer及有源芯片上均得到应用。

资料显示,甬矽电子成立于2017年11月,聚焦集成电路中高端芯片封测领域。公司当前已有2700多名员工,核心团队行业经验超15年,具备完善的品质系统、IT系统及生产自动化能力。

据介绍,甬矽电子一期项目的产品包括WBQFN、WBLGA、WBBGA、FCCSP、Hybrid-BGA、MEMS,年产能30亿颗。公司微电子高端集成 IC 封装测试二期项目的投资建设正在积极开展中,规划的产品线包括Bumping、WLCSP、QFP、FCBGA、Fan-Out、2.5D/3D等,规划总投资超过110亿元,规划总产能130亿颗,计划于2023 年起逐步分阶段启用。

徐玉鹏指出,甬矽电子布局高密度水平/垂直互联的先进封测领域,立足芯片封测产业链,为产业提供优质的封测服务。

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