集微网 · 2021年07月22日

公开课46期笔记 | 长电科技文声敏:从半导体发展史看未来封装集成三大趋势

集微网消息,集微直播间自开播以来获得了大量来自行业的关注与好评。其中“集微公开课”栏目联合行业头部企业,通过线上直播的方式分享精彩主题内容,同时设立直播间文字提问互动环节。集微网希望将“集微公开课”栏目打造成中国ICT产业最专业、优质的线上培训课程,深化产教融合,助力中国ICT产业发展。

集微网第四十六期“集微公开课”于7月21日(周三)上午10:00直播,邀请到长电科技设计服务事业中心总经理文声敏,带来以《从半导体发展的历史看封装的趋势》为主题的精彩演讲。

点这里观看回放

长电科技设计服务事业中心总经理文声敏以助听器的技术演变为例指出,半导体技术发展历史是帮助人们生活体验不断升级的过程。封装技术虽不像设计和制造环节发展迅猛,但也按着“一代芯片需要一代封装”的发展轨迹稳步前行,尤其随着互联网和物联网的不断发展,封装技术开始朝着集成方向发展。而手机和消费电子应用对于无线化、小型化、集成化与功能化的发展需求,以及计算机趋于高性能CPU,都对封装技术提出了更严苛要求。

随着集成电路市场规模不断扩大,需求更加多样化,封装技术和产业链又将发生怎样的变化?

文声敏总结了未来封装集成的三个趋势。

第一,架构设计要始终紧跟应用及环境。

文声敏表示,在2000年以前,封装技术主要以焊线为主,这之后倒装得到大量应用。目前,先进封装技术如SiP发展迅速,但随着封装体积越来越大,未来十年将需要新的技术来实现异构集成,并满足市场产品对功能、性能以及更快上市的需求。

不过文声敏指出,传统封装和先进封装技术有不同的应用场景,比如倒装芯片的性能要求高、集成度高、速度快,因此智能手机等终端应用采用的器件中,包含多种封装形式。短期内,传统封装和先进封装不会出现“谁取代谁“的问题。

根据行业的研究数据,到2023年,裸芯片引线键合(WB single die)封装占整体市场份额将降至60%,达到3050亿美元;SiP引线键合(WB SiP)封装市场份额将增加到12%;倒装封装(Flip Chip)份额增至27%,2.5/3D、FOWLP/PLP等先进封装有望达到1.4%。

展望封装架构发展趋势,也有一些是以前的架构使用新的技术,比如FO SiP(扇出型系统级封装)技术。相较PoP(叠层封装)技术,FO SiP封装可以使产片厚度减小40%,热阻降低40%,内存带宽增加400%等。

第二,封装供应链模式会变得多样化,有些界限将变得模糊。

在前30年里 ,IC设计、封装设计与PCB板级集成分别由晶圆厂、封测厂及原始设备制造商厂各自完成。

文声敏认为,未来产业链三方协同设计是必然趋势。从封装厂角度来说,越早介入IC 设计阶段,整个过程成本降低的越多,目前产业链正朝着这一方向发展。不过他指出,此趋势下挑战包括来自EDA软件的多物理场模拟、多尺寸跨越等问题,解决协同设计的挑战需要三方有机联合。

此外,观察整体产业链,晶圆厂正积极拓展先进封装技术,预计将进一步加剧市场竞争。

第三,未来封装将朝着定制化方向发展,这将对材料、设备,及产业链上下游合作提出更高要求。

随着半导体制造工艺持续微缩,芯片规模的限制越来越大。传统的单个大芯片策略已经行不通, 使Chiplet概念应运而生。

文声敏指出,制造Chiplet子芯片最大的两个挑战在于设备和材料。以设备为例,要制造子芯片,需要具备高可靠和精密的设备,但设备投资将非常高。

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据了解,目前长电科技面向Chiplet异构集成应用推出了 XDFOI™ 系列解决方案,包含多种半导体先进集成技术。其中,2D Chiplet主要面向移动与汽车应用以及通信应用;2.5D Chiplet主要面向计算与汽车应用;3D Chiplet适用于医疗与传感器应用。

结语

半导体技术发展至今,异构集成等微系统集成方案已成为芯片产业的新方向,以“密集”和“互连”为基础特征的先进封测技术催生了一个新的概念——“芯片成品制造”。随着芯片对性能等方面不断提出更高的要求,封装技术将在集成电路成品制造中发挥越来越重要的作用。

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