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先进封装挑战升级

时间:2024-10-30 10:40 作者:小编 分享到:

半导体行业正在经历封装(四川半导体封装设备的厂家有哪些?)技术的深刻转变,转向依赖多方利益相关者的密切合作来解决错综复杂、多面且极其复杂的问题。

这一变化的核心是异构集成、芯片和 3D 堆叠的融合。异构方法允许公司将不同的技术(例如逻辑、内存、模拟和 RF)组合到一个封装中,从而提高性能和成本效率。它还允许他们针对特定领域或工作负载,利用可以组装成统一系统的芯片和预集成模块。


芯片使公司能够在不同的芯片上混合搭配不同的硅工艺。但实现这种模块化需要整个生态系统的紧密协调——从基板设计和中介层开发到组装和测试(四川半导体测试设备供应商有哪些?)。简而言之,没有一家公司能够管理开发周期的每个方面,无论其规模有多大或有多先进。


Promex首席执行官 Dick Otte 表示:“先进封装领域存在着巨大的差异。我们拥有多种基板技术,而且这些技术发展迅速。同样,芯片的制造方式也多种多样,组装工艺本身也变得越来越多样化。所有这些差异都增加了先进封装的复杂性,而且显然没有一种万能的解决方案可以解决所有问题。行业面临的挑战是如何将这些不同的技术整合成一个推动创新的统一流程。”

企业之间需要建立协作生态系统是今年 NIST 先进封装峰会的主要议题。峰会强调了半导体封装(尤其是小芯片和异构集成)日益复杂的特点,这带来了任何单一实体都无法独立应对的挑战。


半导体行业协会 (SIA) 技术政策总监 Eric Catlin 表示:“我们谁都无法独自完成这项工作。这是一个多样化且复杂的行业,我们需要每个人都拓宽思路,思考如何才能做得更好、更聪明、更快。”


行业领袖、政府代表和学术专家一致认为,推进封装技术需要代工厂、集成设备制造商 (IDM)、外包半导体封装和测试供应商 (OSAT)、设备供应商(成都半导体设备供应商有哪些?)和材料供应商之间更深入的合作。缺乏合作不仅会减慢开发周期,而且还可能扼杀创新,特别是在依赖高性能封装(四川平行封焊机)解决方案的 AI 硬件、5G/6G 和汽车系统等领域。


Lam Research公司战略高级副总裁兼 Lam Capital 总裁 Audrey Charles 表示:“先进封装的机遇从未如此巨大,但也伴随着重大挑战。显而易见的是,共同努力对于克服这些障碍至关重要。”


当今先进封装领域的特点是材料、互连方法和设计选择种类繁多,每一种都带来了独特的挑战。该行业正在从传统的有机基板(如FR4)转向硅基中介层,以实现更高的密度和更复杂的布线方案。特别是,向硅中介层和玻璃基板的转变为更紧凑的设计创造了机会,但它们也带来了与热管理、翘曲控制和平整性相关的新挑战。


“封装领域极其复杂,如今,一切都与管理众多变量有关,”Otte 说道。“这个难题的一个关键部分是基板尺寸,这是先进封装创新的基础。传统上,我们在电路板上使用 75 毫米的线路和空间,但现在我们正在大大突破这些限制。在有机基板中,我们已经进入 25 毫米的领域,而对于硅基中介层,我们看到的尺寸小至 5 到 7 毫米。这种向小芯片中介层领域的转变——我认为这是先进封装的真正前沿——需要彻底重新思考流程和能力。”


Chiplet 具有灵活性,允许公司在同一封装中结合在最先进工艺节点开发的高性能逻辑芯片与在成熟节点开发的内存、射频和电源管理单元。这在 AI、5G 和数据中心等应用中尤为重要,因为这些应用对性能的要求不断提高,但传统的单片 SoC 的制造成本过高。


国家先进封装制造计划 (NAPMP) 项目经理 Bapiraju Vinnakota 表示:“chiplet 生态系统对于任何先进封装的实施都至关重要。通过利用 chiplet,公司可以降低成本、提高性能并加快上市时间,但前提是有一个强大的协作生态系统来支持该技术。”

基板材料、互连技术和封装架构的多样性使得协作变得至关重要。每个利益相关者,无论是基板制造商、代工厂、装配厂还是设备供应商,都带来了一套独特的技能和知识。这些实体之间缺乏协调可能会导致瓶颈、延迟,并最终导致产品故障。


日月光集团高级总监曹立宏 在最近的一次演讲中表示:“芯片设计师、制造商和系统集成商之间的合作对于建立成功的设计生态系统至关重要。先进封装为小芯片和异构集成提供了解决方案,但需要建立生态系统。”


在数据中心等高性能应用中,对电力输送、信号完整性和热管理的要求非常高。例如,数据中心中的典型 AI 芯片可能有数千个输入/输出 (I/O) 连接,每个连接都需要精确对准和热控制。如果无法提供足够的散热,则会导致过热,从而降低性能或对设备造成永久性损坏。


ASE 集团工程副总裁 Calvin Cheung 表示:“通常情况下,先进节点的芯片更加脆弱,接口要求也与旧节点不同。你需要在同一封装中平衡不同技术之间的压力,这需要设计和封装团队之间的密切合作。”


对于高性能多芯片封装中的散热问题尤其如此。“特别是人工智能芯片,会散发大量热量,而对于大型模块,管理热量分布和控制翘曲是关键挑战,”Amkor 产品营销和业务开发高级总监 Vik Chaudhry 表示 。“我们正在定义最佳实践来帮助行业应对这些挑战,但没有一刀切的解决方案。”


展望未来,先进封装的未来将取决于各公司如何跨学科协作、共享知识并围绕共同标准进行协调。如果没有统一的方法,该行业就有可能变得支离破碎,不同的公司会追求彼此不兼容的不同解决方案。这会增加成本并减缓整体创新速度。


先进封装领域最迫切的需求之一是制定行业标准,以确保不同供应商和系统之间的互操作性。虽然 UCIe 等计划在建立芯片互连的通用框架方面取得了重大进展,但在创建基板、芯片间通信和热管理的通用标准方面仍有很长的路要走。


协作生态系统不仅仅是未来的战略。它们是先进封装持续增长和成功的重要因素。通过促进沟通、投资劳动力发展和采用行业标准,半导体生态系统可以释放先进封装技术的全部潜力。没有一家公司能够独自管理这些复杂性,这就是为什么整个供应链的协作现在比以往任何时候都更加重要。





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