分享一下小芯片集成的2.5D/3D IC封裝技術(shù)

日月光集團(tuán)研發(fā)中心李長(zhǎng)祺處長(zhǎng)日前在世界半導(dǎo)體大會(huì)的先進(jìn)封裝創(chuàng)新技術(shù)論壇上分享小芯片集成的2.5D/3D IC封裝技術(shù)，李處長(zhǎng)表示, 全球數(shù)據(jù)總量在2025年將達(dá)到175ZB，大數(shù)據(jù)處理過(guò)程與傳輸及時(shí)化日趨重要。系統(tǒng)整合把傳輸?shù)木嚯x縮短，有效提升傳輸速率及能量效率。隨著硅光子學(xué)(Silicon Photonics)發(fā)展，光的傳輸頻寬級(jí)效率也變得越來(lái)越高，把光整合至封裝形態(tài)是未來(lái)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

李處長(zhǎng)也強(qiáng)調(diào)，系統(tǒng)整合與SoC分拆是驅(qū)動(dòng)先進(jìn)封裝與小芯片Chiplet集成的關(guān)鍵因素，在系統(tǒng)整合中，內(nèi)存、電源與光學(xué)整合是主要的發(fā)展機(jī)會(huì)，SoC分拆中I/O分拆與SRAM分拆最為重要。小芯片Chiplet集成技術(shù)中細(xì)間距互連、大規(guī)模整合、電力傳輸以及散熱等都是未來(lái)主要發(fā)展方向。

2.5D/3D IC封裝特性與異質(zhì)整合

異質(zhì)整合需要通過(guò)先進(jìn)封裝提升系統(tǒng)性能，以2.5D/3D IC封裝為例，可提供用于存儲(chǔ)器與小芯片集成的高密度互連，例如提供Sub-micron的線寬與線距，或五層的互連，是良好的Interposer(中介層)。此外可通過(guò)DTC Interposer與IPD/Si Cap技術(shù)完成電源集成，通過(guò)高帶寬非封裝互連提供高性能的長(zhǎng)距離資料傳輸。日月光目前與合作伙伴正在合作開發(fā)Optical Chiplet與Optical Interposer的技術(shù)，為進(jìn)一步小型化提供可靠的解決方案。

內(nèi)存集成發(fā)展趨勢(shì)

內(nèi)存頻寬的需求越來(lái)越高，高頻寬內(nèi)存的集成發(fā)展成為關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力。內(nèi)存集成未來(lái)主要發(fā)展趨勢(shì)有兩種，一種是整合HBM3提高頻寬，另一種是做3D整合及堆疊，如SRAM堆疊及DRAM堆疊。日月光率先在2015年量產(chǎn)HBM1整合的封裝，2017年HBM2也順利量產(chǎn)，在2021年量產(chǎn)HBM2E，目前正朝著3D整合方向發(fā)展。

電源集成Si Cap發(fā)展趨勢(shì)

隨著電源功率越來(lái)越高，電容密度的要求也同步提高，因此電容整合的重要性尤為突出。日月光正在與合作伙伴共同開發(fā)不同的電容技術(shù)，例如應(yīng)用在Si Cap及DTC Interposer上溝槽電容器(Trench Capacitor)以及電容密度更高的堆疊電容器(Stacked Capacitor)，以滿足越來(lái)越高的電容密度需求。

光學(xué)集成發(fā)展趨勢(shì)

頻寬與能量效率問題是未來(lái)電的長(zhǎng)距離傳輸主要瓶頸，因此光學(xué)整合成為重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)之一。目前日月光與合作伙伴開發(fā)兩種不同的光整合技術(shù)，第一個(gè)是光學(xué)小芯片Chiplet技術(shù)，應(yīng)用2.5D 硅中介層(Silicon Interposer)整合光學(xué)小芯片Chiplet以及SoC技術(shù)，以滿足最高的能量效率與最高的頻寬，如應(yīng)用于高速運(yùn)算光學(xué)I/O的要求。另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是基于3D整合的光學(xué)中介層(Optical Interposer)技術(shù)，即電子IC在上面，光子IC在下面，這種整合方式可提供更高的頻寬級(jí)能量效率的需求，可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

日月光持續(xù)開發(fā)不同的先進(jìn)封裝如扇出型封裝Fan Out形態(tài)的 FOCoS、2.5D/3D IC封裝、混合鍵合Hybrid Bonding技術(shù)等，與產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴們共同研發(fā)合作，以滿足系統(tǒng)整合及小芯片Chiplet集成發(fā)展要求。

審核編輯：劉清