新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術(shù)

一、新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

新能源汽車的快速發(fā)展推動了主控芯片（SoC）封裝技術(shù)的不斷進步。車規(guī)級半導(dǎo)體廣泛應(yīng)用于汽車的各個功能模塊，包括車體控制、車載信息娛樂、動力傳動等系統(tǒng)。隨著汽車智能化和電動化的推進，對高性能芯片的需求大幅提升。 目前，新能源汽車搭載的芯片數(shù)量約為傳統(tǒng)燃油車的1.5倍，預(yù)計到2028年單車半導(dǎo)體含量將相比2021年翻一番。自動駕駛級別越高，對傳感器芯片數(shù)量的要求也越多，這進一步提高了對控制類芯片及存儲類芯片的搭載數(shù)量。 在封裝技術(shù)方面，車規(guī)級芯片需要適應(yīng)汽車復(fù)雜的工作環(huán)境和嚴格的規(guī)格標準，其封裝技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，以滿足新能源汽車對高性能、高可靠性和低功耗的要求。

二、主流新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術(shù)對比

目前主流的新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術(shù)在性能、成本、可靠性等方面存在一定的差異。 例如，某些封裝技術(shù)可能在提高芯片性能的同時，成本也相對較高；而另一些封裝技術(shù)則在保證一定性能的基礎(chǔ)上，更注重成本控制和可靠性。 然而，具體的對比情況需要根據(jù)不同的芯片廠商和產(chǎn)品型號來詳細分析，因為不同的封裝技術(shù)在不同的應(yīng)用場景中可能會表現(xiàn)出不同的優(yōu)勢。

三、新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術(shù)的創(chuàng)新方向

1. 智能化駕駛系統(tǒng)

• 自動駕駛技術(shù)：隨著人工智能和傳感器技術(shù)的進步，封裝技術(shù)需要支持更強大的深度學(xué)習(xí)算法和高精度傳感器數(shù)據(jù)處理，以實現(xiàn)車輛的自主感知、決策和操作。

• 人機交互系統(tǒng)：為了開發(fā)更智能的人機交互系統(tǒng)，如語音識別、手勢控制等，封裝技術(shù)要滿足更高的數(shù)據(jù)傳輸速度和更低的延遲要求。

2. 電動化及能源管理

• 高效能源管理系統(tǒng)：隨著電動汽車市場的增長，封裝技術(shù)要有助于開發(fā)更智能、高效的能源管理系統(tǒng)，提高電池使用壽命、續(xù)航里程和充電效率。

• 高性能功率模塊：為滿足電動汽車對功率密度和效率的需求，封裝技術(shù)需支持集成更高性能的功率模塊。

3. 網(wǎng)絡(luò)連接與智能交通

• 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，封裝技術(shù)要實現(xiàn)車輛之間的信息共享、實時路況監(jiān)測和智能交通管理，提高交通效率和安全性。

• 5G通信技術(shù)：隨著5G技術(shù)的普及，封裝技術(shù)要加大對5G通信技術(shù)的研發(fā)投入，實現(xiàn)車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間更快速、更穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。

4. 環(huán)境感知與智能感知

• 智能傳感器技術(shù)：未來封裝技術(shù)將著重發(fā)展環(huán)境感知和智能感知技術(shù)，包括雷達、攝像頭、激光雷達等傳感器模塊，實現(xiàn)車輛對周圍環(huán)境的高精度感知和識別。

• 數(shù)據(jù)融合與處理：通過將不同傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行融合處理和分析，封裝技術(shù)要為更全面、準確的環(huán)境感知提供支持。

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四、新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術(shù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)

1. TSV挑戰(zhàn)

• TSV是2.5D和3D封裝的關(guān)鍵部分，具有極小的臨界尺寸、高縱橫比和精細螺距。

• TSV工藝復(fù)雜，需要精確控制蝕刻、沉積、填充和化學(xué)機械平坦化等多個關(guān)鍵工藝步驟。

• 隨著對更薄硅芯片的需求，控制TSV的尺寸、縱橫比、關(guān)鍵尺寸、側(cè)壁輪廓和深度等參數(shù)，以及檢測和解決隱藏缺陷，對于保持高成品率至關(guān)重要。

2. 微凸塊挑戰(zhàn)

• 微凸塊是提供AI封裝內(nèi)不同組件之間互連的關(guān)鍵元素，包括連接HBM堆棧內(nèi)的DRAM層和邏輯緩沖器芯片，以及將3D內(nèi)存堆棧和GPU連接到中介層。

• 微凸塊的收縮需要保持凸塊電鍍的均勻性，測量用于構(gòu)造凸塊的每個金屬膜的單獨厚度也很重要，金屬的選擇及其厚度對器件性能和可靠性有重要影響。

• 微凸塊存在殘留物、裂紋、空隙、損壞或移位等潛在缺陷，這些缺陷可能會逐漸影響設(shè)備的可靠性。

3. AICS挑戰(zhàn)

• 隨著I/O密度的增加，單個組件直接與印刷電路板配合的能力成為問題，AICS充當(dāng)軟件包各個組件之間的橋梁。

• 隨著RDL層數(shù)的增加，重疊錯誤的可能性增加，需要更小的RDL著陸墊，準確的計量數(shù)據(jù)對于生成最佳對準解決方案至關(guān)重要。

• 隨著AICS封裝尺寸的增加，良率挑戰(zhàn)變得更加嚴重，單個有缺陷的封裝故障會導(dǎo)致較大的良率損失。

五、

• 汽車芯片的分類：車規(guī)級半導(dǎo)體大致可分為主控/計算類芯片（如MCU、CPU、FPGA、ASIC和AI芯片等）、功率半導(dǎo)體（如IGBT和MOSFET）、傳感器（如CIS、加速傳感器等）、無線通信及車載接口類芯片、車用存儲器等。不同類型的芯片在汽車的不同系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。

• 汽車芯片的市場規(guī)模：手機領(lǐng)域的發(fā)展曾是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長的主要推動力，而汽車電子化和智能化有望成為新的增長級。未來汽車有望成為半導(dǎo)體行業(yè)的首要增長動力，自動駕駛、智能座艙等領(lǐng)域?qū)⒃杏龑Π雽?dǎo)體的新需求。新能源汽車搭載的芯片數(shù)量多于傳統(tǒng)燃油車，且單車半導(dǎo)體含量預(yù)計將大幅增長。

• 汽車芯片的發(fā)展概述：汽車半導(dǎo)體在汽車各個功能模塊中廣泛應(yīng)用，包括車身、儀表/信息娛樂系統(tǒng)、底盤/安全、動力總成和駕駛輔助系統(tǒng)等。車內(nèi)負責(zé)計算和控制的芯片主要分為功能芯片（MCU）和主控芯片（SoC），目前在整個汽車半導(dǎo)體中的市場占比約為30%。在商業(yè)模式方面，傳統(tǒng)汽車電子商業(yè)生態(tài)平衡正在被打破，新的商業(yè)模式正在重塑。功能芯片持續(xù)鞏固汽車控制性能和安全，而主控芯片成為汽車行業(yè)競爭的制高點。

• 智能座艙SoC芯片的變革：汽車座艙智能化提升，SoC取代MCU成為座艙核心控制芯片。座艙智能化前期以及電子化時代，汽車座艙芯片市場由幾家傳統(tǒng)汽車電子廠商主導(dǎo)。高通智能座艙芯片平臺憑借性能和生態(tài)優(yōu)勢在市場中表現(xiàn)出色。消費電子芯片公司紛紛入局汽車芯片領(lǐng)域，國內(nèi)也有多家本土座艙芯片廠商，但處于起步階段，發(fā)展空間廣闊。大眾汽車集團宣布投資地平線并展開合作。

IGBT 模塊芯片封裝清洗劑選擇：

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、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、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，嚴重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，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)自主提供強有力的支持。

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