先進(jìn)封裝技術(shù)中的堆疊集成方案解析

先進(jìn)封裝技術(shù)通過堆疊集成顯著提升了芯片性能與集成度，其中2D、2.5D、3D堆疊及PoP封裝是典型代表。以下從技術(shù)原理、核心特點(diǎn)及應(yīng)用場景展開解析。

2D集成技術(shù)：平面多芯片互聯(lián)的基礎(chǔ)

• MCM（多芯片組件）：作為2D集成的典型形式，MCM將多個裸片與元器件組裝在多層高密度基板上，通過基板電路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。其核心目標(biāo)是滿足高速度、高性能需求，而非優(yōu)先縮減體積，組裝對象為超大規(guī)模集成電路（VLSI）和專用集成電路（ASIC）裸片。

• 技術(shù)局限：芯片呈平面分布，占用空間隨功能增加而增大，數(shù)據(jù)傳輸路徑較長，難以滿足小型化和低延遲需求。

2.5D封裝技術(shù)：中介層實(shí)現(xiàn)橫向高密度互聯(lián)

• 技術(shù)原理：通過硅中介層（Interposer）及 redistribution layer（RDL， Redistribution Layer）實(shí)現(xiàn)多芯片橫向互聯(lián)。中介層具備高密度布線能力，可將邏輯芯片（如CPU/GPU）與存儲芯片（如HBM）共同封裝，縮短數(shù)據(jù)傳輸距離。

• 核心特點(diǎn)：屬于橫向封裝，依賴RDL進(jìn)行平面電路設(shè)計，避免垂直堆疊的復(fù)雜度，適用于需高頻協(xié)同工作的芯片組合（如GPU+HBM）。

3D封裝技術(shù)：TSV驅(qū)動的縱向堆疊革命

• 技術(shù)原理：引入TSV（硅通孔）技術(shù)，通過在芯片上刻蝕垂直通孔并填充金屬（如銅），實(shí)現(xiàn)多個晶粒的上下堆疊。TSV結(jié)構(gòu)由絕緣層（二氧化硅）、阻擋層、種子層（銅）及電鍍銅柱組成，確保垂直電氣連接的穩(wěn)定性。

• 關(guān)鍵技術(shù)：

• TSV與RDL結(jié)合：RDL負(fù)責(zé)平面布線，TSV實(shí)現(xiàn)垂直互聯(lián)，二者結(jié)合突破平面集成限制，典型應(yīng)用如計算芯片搭配HBM堆棧。

• 堆疊方式：PiP（封裝內(nèi)封裝）通過金線鍵合將芯片堆疊于基板；PoP（封裝上封裝）支持多層封裝堆疊，如DRAM置于邏輯芯片上方。

PoP封裝：靈活的多層堆疊解決方案

• 技術(shù)定義：Package on Package（封裝上封裝）允許在一個芯片封裝頂部堆疊另一個封裝，支持多層集成，無需改變底層芯片設(shè)計。

• 應(yīng)用場景：廣泛用于移動設(shè)備，如將處理器與內(nèi)存芯片垂直堆疊，在有限空間內(nèi)提升存儲帶寬和運(yùn)算效率。

技術(shù)對比與協(xié)同應(yīng)用

• 技術(shù)維度	2D集成（MCM）	2.5D封裝	3D封裝	PoP封裝
  互聯(lián)方向	平面（基板電路）	橫向（中介層RDL）	縱向（TSV）	縱向（封裝堆疊）
  集成度	低	中	高	中高
  關(guān)鍵技術(shù)	基板布線	硅中介層、RDL	TSV、RDL	堆疊鍵合
  典型應(yīng)用	早期多芯片模塊	CPU/GPU+HBM	高容量存儲堆疊	移動設(shè)備處理器+內(nèi)存

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• 協(xié)同應(yīng)用：實(shí)際場景中常結(jié)合2.5D與3D技術(shù)，例如邏輯芯片通過2.5D中介層連接，同時堆疊3D TSV存儲芯片，兼顧性能與集成度。

技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢

• 挑戰(zhàn)：2.5D/3D封裝面臨制造復(fù)雜度高、成本昂貴、熱管理困難等問題；TSV工藝需解決刻蝕精度與材料兼容性難題。

• 趨勢：通過優(yōu)化TSV孔徑、RDL密度及散熱設(shè)計，進(jìn)一步提升集成度與可靠性，推動可穿戴設(shè)備、AI芯片等領(lǐng)域的小型化與高性能化。

先進(jìn)封裝技術(shù)正從平面向立體集成演進(jìn)，2.5D/3D與PoP的融合將持續(xù)突破物理限制，為下一代電子設(shè)備提供核心支撐。

先進(jìn)封裝芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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