先进封装Chiplet：用面积和堆叠跨越摩尔定律限制与芯片封装清洗介绍

Chiplet即小芯片之意，指在晶圆端将原本一颗“大”芯片（Die）拆解成几个“小”芯片（Die），因单个拆解后的“小”芯片在功能上是不完整的，需通过封装，重新将各个“小”芯片组合起来，功能上还原原来“大”芯片的功能。Chiplet可以将一颗大芯片拆解设计成几颗与之有相同制程的小芯片，也可以将其拆解成设计成几颗拥有不同制程的小芯片。

一、核心结论

 1、先进制程受限，先进封装/Chiplet提升算力，必有取舍。在技术可获得的前提下，提升芯片性能，先进制程升级是首选，先进封装则锦上添花。

2、大功耗、高算力的场景，先进封装/Chiplet有应用价值。

3、我国先进制程产能储备极少，先进封装/Chiplet有助于弥补制程的稀缺性。

先进封装/Chiplet可以释放一部分先进制程产能，使之用于更有急迫需求的场景。

二、用面积和堆叠跨越摩尔定律限制

芯片升级的两个永恒主题：性能、体积/面积。芯片技术的发展，推动着芯片朝着高性能和轻薄化两个方向提升。而先进制程和先进封装的进步，均能够使得芯片向着高性能和轻薄化前进。面对美国的技术封装，华为难以在全球化的先进制程中分一杯羹，手机、HPC等需要先进制程的芯片供应受到严重阻碍，亟需另辟蹊径。而先进封装/Chiplet等技术，能够一定程度弥补先进制程的缺失，用面积和堆叠换取算力和性能。先进制程受限，先进封装/Chiplet提升算力，必有取舍

三、何谓先进封装？

先进封装是对应于先进圆晶制程而衍生出来的概念，一般指将不同系统集成到同一封装内以实现更高效系统效率的封装技术。换言之，只要该封装技术能够实现芯片整体性能（包括传输速度、运算速度等）的提升，就可以视为是先进封装。传统的封装是将各个芯片单独封装好，再将这些单独的封装芯片装配到PCB主板上构成完整的系统，芯片间的信息交换属于PCB级的互连（interconnect），又称板级互连；或者将不同的芯片贴装到同一个封装基板Substrate上，再完成系统级的封装，芯片间的通讯属于Substrate级的互连。这两种形式的封装互连技术，芯片间的信息传输需要通过PCB或Substrate布线完成。理论上，芯片间的信息传输距离越长，信息传递越慢，芯片组系统的性能就越低。因此，同一芯片水平下，PCB级互连的整体性能比Substrate级互连的性能弱。

在摩尔定律失效之前，芯片系统性能的提升可以完全依赖于芯片本身制程提升（制程提升使得芯片集成晶体管数量提升）。但随着摩尔定律失效，芯片制程提升速度大大放缓，芯片系统性能的提升只能通过不断优化各个芯片间的信息传输效率，圆晶Wafer级封装互连技术的价值凸显。

Wafer级的封装互连技术，将不同的SoC集成在TSV（硅通孔技术：Through silicon via）内插板（interposer）上。Interposer本身材料为硅，与SoC的衬底硅片相同，通过TSV技术以及再布线（RDL）技术，实现不同SoC之间的信息交换。换言之，SoC之间的信息传输是通过Interposer完成。Interposer再布线采用圆晶光刻工艺，比PCB和Substrate布线更密集，线路距离更短，信息交换更快，因此可以实现芯片组整体性能的提升。图XX示例为CoWoS封装（Chip on Wafer on Substrate）,CPU/GPU die与Memory die通过interposer实现互连，信息直接通过interposer上的RDL布线传输，不经过Substrate或PCB，信息交换快，系统效率高。

从半导体制程进入10nm以来，摩尔定律已经失效，即芯片迭代不再满足“集成电路芯片上所集成的晶体管数目，每隔18个月就翻一番；微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍”。在后摩尔定律时代，对于“more than moore”的延续，先进封装是业界公认的有效途径。

四、Chiplet芯片封装清洗

芯片封装清洗： 研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

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。

推荐使用 水基清洗剂产品。