先进封装之 - 3D封装

先进封装之 - 3D封装

电子集成技术分为三个层次，芯片上的集成，封装内的集成，PCB板级集成，其代表技术分别为SoC，SiP和PCB（也可以称为SoP或者SoB）

芯片上的集成主要以2D为主，晶体管以平铺的形式集成于晶圆平面；同样，PCB上的集成也是以2D为主，电子元器件平铺安装在PCB表面，因此，二者都属于2D集成。而针对于封装内的集成，情况就要复杂的多。

电子集成技术分类的两个重要判据：1.物理结构，2.电气连接(电气互连)。

目前先进封装中按照主流可分为2D封装、2.5D封装、3D封装三种类型。今天小编给大家带来的是3D封装，希望能对大家有所帮助！

3D封装：

3D封装和2.5D封装的主要区别在于：2.5D封装是在Interposer上进行布线和打孔，而3D封装是直接在芯片上打孔和布线，电气连接上下层芯片。3D集成目前在很大程度上特指通过3D TSV的集成。

3D集成和2.5D集成的主要区别在于：2.5D集成是在中介层Interposer上进行布线和打孔，而3D集成是直接在芯片上打孔（TSV）和布线（RDL），电气连接上下层芯片。

物理结构：所有芯片和无源器件均位于XY平面上方，芯片堆叠在一起，在XY平面的上方有穿过芯片的TSV，在XY平面的下方有基板的布线和过孔。

电气连接：通过TSV和RDL将芯片直接电气连接

3D集成大多数应用在同类芯片堆叠中，多个相同的芯片垂直堆叠在一起，通过穿过芯片堆叠的TSV互连，如下图所示。同类芯片集成大多应用在存储器集成中，例如DRAM Stack，FLASH Stack等。

同类芯片的3D集成示意图：

不同类芯片的3D集成中，一般是将两种不同的芯片垂直堆叠，并通过TSV电气连接在一起，并和下方的基板互连，有时候需要在芯片表面制作RDL来连接上下层的TSV。

台积电的SoIC技术：

台积电SoIC技术属于3D封装，是一种晶圆对晶圆(Wafer-on-wafer)的键合技术。SoIC技术是采用TSV技术，可以达到无凸起的键合结构，把很多不同性质的临近芯片整合在一起，而且当中最关键、最神秘之处，就在于接合的材料，号称是价值高达十亿美元的机密材料。

SoIC技术将同质和异质小芯片集成到单个类似SoC的芯片中，具有更小尺寸和更薄的外形，可以整体集成到先进的WLSI（又名CoWoS和InFO）中。从外观上看，新集成的芯片就像一个通用的SoC芯片，但嵌入了所需的异构集成功能。

英特尔的Foveros技术：

从3D Foveros的结构上看，最下边是封装基底，之上安放一个底层芯片，起到主动中介层的作用。在中介层里有大量的TSV 3D硅穿孔，负责联通上下的焊料凸起，让上层芯片和模块与系统其他部分通信。

三星的X-Cube 3D封装技术：

使用TSV工艺，目前三星的X-Cube测试芯片已经能够做到将SRAM层堆叠在逻辑层之上，通过TSV进行互联，制程是他们自家的7nm EUV工艺。

长电科技的扩展eWLB：

长电科技基于eWLB的中介层可在成熟的低损耗封装结构中实现高密度互连，提供更高效的散热和更快的处理速度。3D eWLB互连（包括硅分割）是通过独特的面对面键合方式实现，无需成本更高的TSV互连，同时还能实现高带宽的3D集成。

华天科技的3D-eSinC解决方案：

华天科技称，2022年将开展2.5D Interpose FCBGA、FOFCBGA、3D FOSiP等先进封装技术，以及基于TCB工艺的3D Memory封装技术，Double Sidemolding射频封装技术、车载激光雷达及车规级12英寸晶圆级封装等技术和产品的研发。

4D 集成：

物理结构：多块基板以非平行方式安装，每块基板上都安装有元器件，元器件安装方式多样化。电气连接：基板之间通过柔性电路或者焊接连接，基板上芯片电气连接多样化。

基于刚柔基板的4D集成示意图：

4D集成定义主要是关于多块基板的方位和相互连接方式，因此在4D集成也会包含有2D，2D+，2.5D，3D的集成方式

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