先进封装工艺与Chiplet技术分析

先进封装工艺的分类

定义

先进封装技术通过高密度互连和异构集成，突破传统封装限制，实现多芯片协同工作。

关键分类与趋势

1. 晶圆级封装（WLP）

• FOWLP（扇出型）：无需传统基板，成本低，适用于消费电子（如苹果A系列芯片）。

• FOPLP（面板级）：更大面板尺寸，成本更低，但互连密度低于FOWLP。

• 趋势：FOPLP在汽车电子中快速渗透（如特斯拉自动驾驶芯片）。

2. 2.5D封装

• 硅中介层（Interposer）：通过TSV和RDL实现高带宽互连（如台积电CoWoS，用于英伟达H100 GPU）。

• EMIB（嵌入式多芯片互连桥）：Intel Lakefield处理器采用，集成10nm计算单元与22nm I/O模块。

3. 3D封装

• TSV（硅通孔）：垂直互连，堆叠密度最高（如三星HBM3）。

• SoIC（系统级集成芯片）：台积电开发，支持10nm以下制程的晶圆级堆叠。

争议点

• 成本与良率：3D封装良率低于2.5D，但HBM等高带宽需求场景仍需其支持。

• 标准化：不同厂商的封装接口（如UCIe vs. CXL）尚未完全统一。

Chiplet技术的核心优势

定义

Chiplet将大芯片拆分为多个小芯片（Die），通过先进封装集成，实现性能与成本平衡。

关键优势

1. 良率提升：小芯片面积减少，缺陷概率降低（如AMD Zen3拆分CCX与I/O Die）。

2. 异构集成：混合制程（如5nm计算单元+28nm射频模块），满足差异化需求。

3. 设计复用：IP模块化加速开发周期（如华为鲲鹏920复用ARM核）。

4. 成本优化：避免先进制程光罩成本（如7nm SoC vs. 多个55nm Chiplet）。

数据支持

• 良率提升：小芯片良率比大芯片高30%（Omdia数据）。

• 市场规模：2035年Chiplet市场规模预计达570亿美元（CAGR 30%）。

Chiplet的挑战与争议

主要挑战

1. 互连延迟：封装级信号传输速度低于单片集成（如CoWoS的互连延迟比SoC高10%）。

2. 热管理：多芯片堆叠导致热阻增加（如AMD 3DV-Cache需优化散热设计）。

3. 生态壁垒：IP授权、封装标准（如UCIe）尚未完全开放，依赖头部厂商主导。

争议点

• 性能天花板：部分场景（如手机AP）仍需先进制程，Chiplet仅作为补充。

• 长期成本：封装复杂度增加可能抵消制程成本优势（如台积电CoWoS单价超$1000）。

行业应用与案例

高性能计算（HPC）

• AMD Instinct MI300X：集成12个Chiplet（含HBM），算力密度超前代3倍。

• 英伟达H100：CoWoS封装+HBM3，单芯片显存带宽达1.5TB/s。

移动与AI芯片

• 苹果A16：FOWLP封装+3nm制程，兼顾性能与轻薄化。

• 特斯拉Dojo D1芯片：7nm制程+2.5D封装，支持EB级数据训练。

推荐资源

1. 《先进封装高密度互联推动键合技术发展，国产设备持续突破》（东吴证券）

• 分析键合技术对Chiplet的影响，覆盖国产设备进展。

2. AMD技术白皮书：3DV-Cache与Chiplet设计

• 实践案例详解，含性能测试数据。

3. 台积电CoWoS技术文档

• 2.5D封装技术细节与HBM集成方案。

简报

1. 技术分类：晶圆级（成本低）、2.5D（高带宽）、3D（堆叠密度）封装各有适用场景。

2. Chiplet优势：良率提升30%、异构集成、开发周期缩短，但需权衡互连延迟与热管理。

3. 生态挑战：IP授权碎片化、封装标准未统一，头部厂商主导（如UCIe联盟）。

4. 行业标杆：AMD MI300X（12 Chiplet）、英伟达H100（CoWoS+HBM3）定义HPC新标准。

5. 未来趋势：先进封装成本占比将超40%（Yole数据），国产设备（如长川科技）加速突破。

先进封装芯片清洗剂选择：

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。

合明科技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。

合明科技运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

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