混合芯片封裝技術(shù)的特點和優(yōu)勢

混合芯片封裝技術(shù)有諸多顯著的特點和優(yōu)勢。以混合鍵合技術(shù)為例，它是一種先進的集成電路封裝技術(shù)，結(jié)合了金屬鍵合和介電鍵合的特點，實現(xiàn)了不同芯片之間的高密度、高性能互聯(lián) 。

• 無凸塊且直接連接：混合鍵合技術(shù)用于芯片的垂直（或3D）堆疊是無凸塊的。它從基于焊料的凸塊技術(shù)轉(zhuǎn)向直接銅對銅連接，頂部die和底部die彼此齊平。兩個芯片都沒有凸塊，而是只有可縮放至超細間距的銅焊盤，沒有焊料，從而避免了與焊料相關(guān)的問題。

• 超小的互連間距：能夠?qū)崿F(xiàn)亞微米級乃至納米級的互連間距，相較于傳統(tǒng)鍵合技術(shù)，比如傳統(tǒng)封裝技術(shù)的間距多在20微米以上，混合鍵合技術(shù)允許在更小的面積上放置更多的連接點。在AMD的Epyc系列高端處理器中，利用混合鍵合技術(shù)將計算核心和緩存緊密組裝，極大增加了芯片間的數(shù)據(jù)通信帶寬，讓3D芯片在更小的體積內(nèi)實現(xiàn)更強大的數(shù)據(jù)處理能力 。

• 低電阻低延遲：由于省去了焊錫等中間介質(zhì)材料，直接銅對銅的連接具有更低的電阻和更短的信號傳播時間延遲。這不僅降低了信號傳輸?shù)哪芰繐p失，還提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性，這對于高性能計算、人工智能等對數(shù)據(jù)傳輸要求苛刻的應用場景十分關(guān)鍵。

• 良好的散熱性能：緊湊的結(jié)構(gòu)和直接的導電路徑有助于改善熱管理，降低發(fā)熱問題。在如數(shù)據(jù)中心服務(wù)器這種對熱管理要求極高的應用場景中，有效的散熱能夠避免因過熱而導致的性能下降或芯片損壞 。

• 有利于小型化與高性能封裝：混合鍵合推動了3D封裝發(fā)展，芯片以垂直堆疊方式整合，顯著縮小最終產(chǎn)品體積，提升整體系統(tǒng)性能，使得3D芯片在便攜式設(shè)備、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。比如在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，底層像素陣列與頂層電路層通過混合鍵合相連，降低了光路損失的同時實現(xiàn)更小型化的相機模組設(shè)計，使得圖像傳感器既滿足了性能需求又符合智能手機、無人機等便攜式設(shè)備輕薄化的要求 。

• 異構(gòu)集成能力：促進異構(gòu)系統(tǒng)的集成，可以把不同尺寸、不同材料和不同工藝節(jié)點制造的芯片有效地結(jié)合在一起，形成一個單一的高性能封裝體。這樣有助于克服大型芯片的產(chǎn)量挑戰(zhàn)和版圖尺寸限制，提高整體系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。

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當前混合芯片封裝技術(shù)的主要應用領(lǐng)域

混合芯片封裝技術(shù)在多個領(lǐng)域有廣泛應用：

• 高端處理器與存儲器領(lǐng)域：通過混合鍵合技術(shù)將CPU與額外緩存芯片緊密連接在一起，可以顯著提升系統(tǒng)性能。像AMD的Epyc系列高端處理器，使用混合鍵合技術(shù)組裝計算核心和緩存，實現(xiàn)了性能的大幅飛躍。在高性能計算領(lǐng)域，將內(nèi)存芯片直接堆疊到邏輯芯片上，極大地提高了數(shù)據(jù)帶寬和訪問效率 。

• 圖像傳感器領(lǐng)域：在CMOS圖像傳感器中，底層的像素陣列經(jīng)由混合鍵合技術(shù)與頂層的電路層相連。一方面降低了光路損失，另一方面實現(xiàn)了更小型化的相機模組設(shè)計，提高了圖像傳感器的成像質(zhì)量，滿足了智能手機、無人機等便攜式設(shè)備對圖像傳感器在輕薄化情況下成像功能的需求 。

• 汽車電子與5G通信領(lǐng)域：對于汽車雷達、自動駕駛芯片以及5G基站和終端芯片而言，這些設(shè)備需要高度集成、低延遲和高效能?；旌湘I合技術(shù)為此提供了理想的封裝方案，有助于提高系統(tǒng)可靠性并能夠滿足嚴苛的應用環(huán)境需求，為自動駕駛和5G通信技術(shù)的普及奠定了基礎(chǔ) 。

• 數(shù)據(jù)中心與人工智能領(lǐng)域：隨著AI服務(wù)器和AIPC的大量上市，數(shù)據(jù)中心對高性能計算的需求不斷增長?；旌湘I合技術(shù)提升了芯片的集成度和數(shù)據(jù)傳輸速度，從而為數(shù)據(jù)中心提供了強大的算力支持。并且隨著芯片工藝技術(shù)的進步和電力需求增速的放緩，它有望在降低數(shù)據(jù)中心運營成本方面發(fā)揮重要的作用 。

混合芯片封裝技術(shù)市場的發(fā)展趨勢

混合芯片封裝技術(shù)在未來呈現(xiàn)出一系列發(fā)展趨勢：

• 技術(shù)標準化與規(guī)?；a(chǎn)：隨著行業(yè)對混合鍵合技術(shù)等混合芯片封裝技術(shù)的認可度不斷提高，相關(guān)的標準和規(guī)范將會逐步建立和完善。例如針對工藝過程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)如芯片接觸面的拋光和晶圓的對齊等可能會制定標準的操作流程和質(zhì)量控制規(guī)范。同時，各廠商也會不斷加大生產(chǎn)投入實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，這樣可以降低生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)效率，使得混合芯片封裝技術(shù)在更多領(lǐng)域得到應用。一旦實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，在大規(guī)模數(shù)據(jù)中心等對成本較為敏感的應用場景中就能夠更廣泛的采用這項技術(shù)來進行芯片封裝，進一步推動行業(yè)發(fā)展 。

• 材料與工藝的進一步改進：研究人員會繼續(xù)探索新材料和新工藝在混合芯片封裝技術(shù)中的應用。例如探索更好的介電材料，既可以提高絕緣性能又有助于鍵合效果的優(yōu)化等。在工藝改進方面，對于芯片接觸面拋光工藝不斷朝著更精密、更高效方向發(fā)展從而確保納米級的平整度要求；在晶圓對齊方面也會開發(fā)更高精度的機器視覺和更精密的機械控制系統(tǒng)來確保銅墊和通孔的準確無誤連接。這將進一步提高混合芯片封裝技術(shù)的性能，如更高密度的互連等。

• 向更復雜且要求高的系統(tǒng)級封裝發(fā)展：隨著技術(shù)不斷成熟和成本效益的提升，混合芯片封裝技術(shù)將會在更多復雜且要求極高的系統(tǒng)級封裝解決方案中得到廣泛的應用。比如未來對高性能計算、人工智能處理有著更高要求的復雜芯片系統(tǒng)中，混合芯片封裝技術(shù)將成為關(guān)鍵技術(shù)支撐，實現(xiàn)在有限的空間內(nèi)集成更多不同類型的芯片實現(xiàn)更多功能的同時保證系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。

影響混合芯片封裝技術(shù)市場應用前景的因素

混合芯片封裝技術(shù)的市場應用前景受到多種因素影響：

• 技術(shù)方面的因素：

• 工藝的復雜性：混合芯片封裝技術(shù)的一些工藝，如混合鍵合中的芯片接觸面拋光要求達到納米級平整度、晶圓對齊需要極高的對準精度等，這些復雜的工藝會影響到技術(shù)的廣泛應用。一方面，高精度的工藝要求需要企業(yè)具備高端的生產(chǎn)設(shè)備和高素質(zhì)的技術(shù)人才；另一方面，復雜工藝會降低生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本，對于一些預算有限的企業(yè)或者對成本控制較為嚴格的應用場景來說可能會望而卻步。例如，在大規(guī)模生產(chǎn)消費電子芯片時，如果不能有效地控制成本提高生產(chǎn)效率將會難以應用這項技術(shù) 。

• 技術(shù)創(chuàng)新難度：盡管混合芯片封裝技術(shù)已經(jīng)取得了許多進展，但仍然存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)需要克服以便更好地拓展市場應用。例如，如何進一步提高鍵合強度同時又不影響其他性能指標，每一次將混合鍵合工藝縮小到更小的線寬和間距時，鍵合強度和對準度都必須提高，這需要在材料、工藝等多方面進行創(chuàng)新。另外在異構(gòu)集成時，如何確保不同尺寸、材料和工藝節(jié)點的芯片組合后的性能和穩(wěn)定性也需要不斷創(chuàng)新，這些技術(shù)創(chuàng)新如果不能及時跟進將影響技術(shù)在更多場景和芯片類型中的應用。

• 成本因素：

• 制造成本：目前混合芯片封裝技術(shù)中的一些工藝成本較高，例如在混合鍵合技術(shù)中雖然有諸多優(yōu)勢但目前的加工設(shè)備、工藝材料等的成本偏高。如生產(chǎn)所需的潔凈室要求比其他形式的先進封裝所需的潔凈室要先進得多，這無疑增加了制造成本。對于要實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用，制造成本必須得到有效降低，否則難以在對成本敏感的市場如消費電子等領(lǐng)域大規(guī)模應用。

• 研發(fā)成本：要不斷進行混合芯片封裝技術(shù)的研發(fā)，提高技術(shù)水平、開發(fā)新的工藝流程等都需要投入大量的研發(fā)成本。如果企業(yè)在研發(fā)投入上受到資金限制，將會影響技術(shù)的升級和市場應用的擴大。例如一些中小規(guī)模的芯片封裝企業(yè)可能因為難以承擔高昂的研發(fā)成本而無法跟進混合芯片封裝技術(shù)的發(fā)展。

• 市場需求因素：

• 應用場景的需求程度：不同的應用場景對混合芯片封裝技術(shù)的需求程度不同。在高端計算、汽車電子的自動駕駛等對性能、安全性要求極高的領(lǐng)域需求較為強烈。然而在一些對芯片性能要求不高的傳統(tǒng)電子設(shè)備領(lǐng)域可能需求就相對較弱。例如在普通家用遙控器等簡單電子產(chǎn)品中，混合芯片封裝技術(shù)帶來的性能提升并不能轉(zhuǎn)化為實際的需求推動。

• 市場的競爭格局：芯片封裝市場競爭激烈，各種封裝技術(shù)都存在，如果混合芯片封裝技術(shù)不能在競爭中凸顯自己的優(yōu)勢就難以拓展市場應用。如在一些對成本較為敏感的中低端芯片市場，如果混合芯片封裝技術(shù)不能在成本和性能上平衡好與傳統(tǒng)封裝技術(shù)的競爭關(guān)系，就很難突破市場份額的瓶頸，尤其是面對已經(jīng)成熟且成本較低的傳統(tǒng)封裝技術(shù)的競爭。

未來混合芯片封裝技術(shù)市場的潛在需求分析

混合芯片封裝技術(shù)在未來具有多方面的潛在需求：

• 高性能計算需求的推動：隨著人工智能的發(fā)展，更多高復雜度的計算任務(wù)需要芯片具有強大的計算能力、高速的數(shù)據(jù)傳輸能力以及良好的散熱性。例如數(shù)據(jù)中心需要處理海量的數(shù)據(jù)，芯片如果能夠在體積更小的情況下集成更多功能且保持高性能運算就顯得尤為重要?；旌闲酒庋b技術(shù)中的混合鍵合技術(shù)可以實現(xiàn)超高密度的互連、低電阻低延遲以及良好的散熱性能等優(yōu)勢，正好契合高性能計算的這種需求，在數(shù)據(jù)中心、人工智能服務(wù)器以及高端個人計算機（AIPC）等領(lǐng)域都有著潛在的大量需求。通過將多個關(guān)鍵計算芯片和存儲芯片進行高性能封裝，可以提高整體計算速度，可能會帶來新的高性能計算架構(gòu)的變革，進一步釋放人工智能等高性能應用的潛力 。

• 物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展的需求：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備眾多，包括智能傳感器、智能穿戴設(shè)備、智能家居等。這些設(shè)備通常需要芯片體積小、功耗低、功能多樣并能穩(wěn)定運行?；旌闲酒庋b技術(shù)有利于實現(xiàn)芯片的小型化和多功能集成，例如在可穿戴設(shè)備中，可以將處理傳感器信號、藍牙通信等不同功能的芯片模塊集成到一個封裝體中，減少系統(tǒng)的體積和功耗，提高設(shè)備的使用壽命和性能穩(wěn)定性。所以隨著物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模的不斷擴大，對混合芯片封裝技術(shù)的需求也會逐步增加。

• 汽車電子智能化的需求：汽車正在朝著電氣化、自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)的方向快速發(fā)展。汽車中的電子系統(tǒng)變得越來越復雜，需要處理大量的傳感器信息、實現(xiàn)復雜的控制邏輯等。如汽車的自動駕駛功能需要處理來自雷達、攝像頭等大量傳感器的數(shù)據(jù)，高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）等都需要具備高性能、高可靠性以及低延遲的芯片系統(tǒng)?；旌闲酒庋b技術(shù)可以提高芯片的集成度，保證汽車芯片在復雜的汽車電子環(huán)境下穩(wěn)定運行，有助于滿足汽車電子智能化過程中對芯片的各種嚴苛要求，市場在向汽車智能化和電動化轉(zhuǎn)型過程中對混合芯片封裝技術(shù)將會產(chǎn)生持續(xù)的需求 。

芯片封裝清洗介紹

·         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。

·         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，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。