新能源汽车主控芯片（SoC）封装技术

一、新能源汽车主控芯片（SoC）封装技术的发展现状

新能源汽车的快速发展推动了主控芯片（SoC）封装技术的不断进步。车规级半导体广泛应用于汽车的各个功能模块，包括车体控制、车载信息娱乐、动力传动等系统。随着汽车智能化和电动化的推进，对高性能芯片的需求大幅提升。 目前，新能源汽车搭载的芯片数量约为传统燃油车的1.5倍，预计到2028年单车半导体含量将相比2021年翻一番。自动驾驶级别越高，对传感器芯片数量的要求也越多，这进一步提高了对控制类芯片及存储类芯片的搭载数量。 在封装技术方面，车规级芯片需要适应汽车复杂的工作环境和严格的规格标准，其封装技术也在不断创新和优化，以满足新能源汽车对高性能、高可靠性和低功耗的要求。

二、主流新能源汽车主控芯片（SoC）封装技术对比

目前主流的新能源汽车主控芯片（SoC）封装技术在性能、成本、可靠性等方面存在一定的差异。 例如，某些封装技术可能在提高芯片性能的同时，成本也相对较高；而另一些封装技术则在保证一定性能的基础上，更注重成本控制和可靠性。 然而，具体的对比情况需要根据不同的芯片厂商和产品型号来详细分析，因为不同的封装技术在不同的应用场景中可能会表现出不同的优势。

三、新能源汽车主控芯片（SoC）封装技术的创新方向

1. 智能化驾驶系统

• 自动驾驶技术：随着人工智能和传感器技术的进步，封装技术需要支持更强大的深度学习算法和高精度传感器数据处理，以实现车辆的自主感知、决策和操作。

• 人机交互系统：为了开发更智能的人机交互系统，如语音识别、手势控制等，封装技术要满足更高的数据传输速度和更低的延迟要求。

2. 电动化及能源管理

• 高效能源管理系统：随着电动汽车市场的增长，封装技术要有助于开发更智能、高效的能源管理系统，提高电池使用寿命、续航里程和充电效率。

• 高性能功率模块：为满足电动汽车对功率密度和效率的需求，封装技术需支持集成更高性能的功率模块。

3. 网络连接与智能交通

• 车联网技术：在车联网技术中，封装技术要实现车辆之间的信息共享、实时路况监测和智能交通管理，提高交通效率和安全性。

• 5G通信技术：随着5G技术的普及，封装技术要加大对5G通信技术的研发投入，实现车辆与基础设施之间更快速、更稳定的数据传输。

4. 环境感知与智能感知

• 智能传感器技术：未来封装技术将着重发展环境感知和智能感知技术，包括雷达、摄像头、激光雷达等传感器模块，实现车辆对周围环境的高精度感知和识别。

• 数据融合与处理：通过将不同传感器采集到的数据进行融合处理和分析，封装技术要为更全面、准确的环境感知提供支持。

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四、新能源汽车主控芯片（SoC）封装技术的关键挑战

1. TSV挑战

• TSV是2.5D和3D封装的关键部分，具有极小的临界尺寸、高纵横比和精细螺距。

• TSV工艺复杂，需要精确控制蚀刻、沉积、填充和化学机械平坦化等多个关键工艺步骤。

• 随着对更薄硅芯片的需求，控制TSV的尺寸、纵横比、关键尺寸、侧壁轮廓和深度等参数，以及检测和解决隐藏缺陷，对于保持高成品率至关重要。

2. 微凸块挑战

• 微凸块是提供AI封装内不同组件之间互连的关键元素，包括连接HBM堆栈内的DRAM层和逻辑缓冲器芯片，以及将3D内存堆栈和GPU连接到中介层。

• 微凸块的收缩需要保持凸块电镀的均匀性，测量用于构造凸块的每个金属膜的单独厚度也很重要，金属的选择及其厚度对器件性能和可靠性有重要影响。

• 微凸块存在残留物、裂纹、空隙、损坏或移位等潜在缺陷，这些缺陷可能会逐渐影响设备的可靠性。

3. AICS挑战

• 随着I/O密度的增加，单个组件直接与印刷电路板配合的能力成为问题，AICS充当软件包各个组件之间的桥梁。

• 随着RDL层数的增加，重叠错误的可能性增加，需要更小的RDL着陆垫，准确的计量数据对于生成最佳对准解决方案至关重要。

• 随着AICS封装尺寸的增加，良率挑战变得更加严重，单个有缺陷的封装故障会导致较大的良率损失。

五、

• 汽车芯片的分类：车规级半导体大致可分为主控/计算类芯片（如MCU、CPU、FPGA、ASIC和AI芯片等）、功率半导体（如IGBT和MOSFET）、传感器（如CIS、加速传感器等）、无线通信及车载接口类芯片、车用存储器等。不同类型的芯片在汽车的不同系统中发挥着重要作用。

• 汽车芯片的市场规模：手机领域的发展曾是半导体产业增长的主要推动力，而汽车电子化和智能化有望成为新的增长级。未来汽车有望成为半导体行业的首要增长动力，自动驾驶、智能座舱等领域将孕育对半导体的新需求。新能源汽车搭载的芯片数量多于传统燃油车，且单车半导体含量预计将大幅增长。

• 汽车芯片的发展概述：汽车半导体在汽车各个功能模块中广泛应用，包括车身、仪表/信息娱乐系统、底盘/安全、动力总成和驾驶辅助系统等。车内负责计算和控制的芯片主要分为功能芯片（MCU）和主控芯片（SoC），目前在整个汽车半导体中的市场占比约为30%。在商业模式方面，传统汽车电子商业生态平衡正在被打破，新的商业模式正在重塑。功能芯片持续巩固汽车控制性能和安全，而主控芯片成为汽车行业竞争的制高点。

• 智能座舱SoC芯片的变革：汽车座舱智能化提升，SoC取代MCU成为座舱核心控制芯片。座舱智能化前期以及电子化时代，汽车座舱芯片市场由几家传统汽车电子厂商主导。高通智能座舱芯片平台凭借性能和生态优势在市场中表现出色。消费电子芯片公司纷纷入局汽车芯片领域，国内也有多家本土座舱芯片厂商，但处于起步阶段，发展空间广阔。大众汽车集团宣布投资地平线并展开合作。

IGBT 模块芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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