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先进封装测试工艺创新论坛:新结构、新集成、新设备、新材料成创新焦点

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11月17日,由工业和信息化部、安徽省人民政府共同主办的2022世界集成电路大会在安徽省合肥市开幕。作为大会主题论坛之一的先进封装测试工艺创新论坛于18日下午成功举办。论坛由中国半导体行业协会封测分会承办,以“创新芯片成品制造 抢占后摩尔时代先机”为主题。

中国半导体行业协会副理事长、江苏省半导体行业协会常务副理事长于燮康在致辞中表示,先进封装是后摩尔时代全球集成电路的重要发展趋势,芯片封装正逐渐向多功能、小型化、便携式发展。如何持续实现芯片封装小型化、高密度成为亟待解决的问题。先进封装技术以及SIP(系统级封装,System In a Package)等新的封装方式是延续摩尔定律的有效途径。

针对我国集成电路封测领域的薄弱环节,于燮康建议,要着力引导企业攻克高端封装技术、关键封装设备及材料等方面的痛点,强长板、补短板,围绕产业链构建创新链,打造协同创新机制,积极开拓国际合作。我国封测企业主要分布于长三角、珠三角、西部地区以及环渤海四个区域,长三角地区占据半壁江山。然而从全国来看,我国封测领域排名前十的企业中,纯内资企业仅有3家,其余均为外资或合资企业。因此,要加快推进我国集成电路封装领域高质量发展,仍需进一步扶持内资企业发展,努力提高先进封装在行业内所占的比例,率先在封测领域建立集成电路国际制高点。

华天科技(昆山)电子有限公司研究院院长马书英在演讲中表示,异构集成是当前先进封装领域一种非常重要的封装技术。所谓异构,就是把不同工艺、不同功能的芯片进行集成,例如将功率器件、存储器件、逻辑器件、滤波器、无源器件、无线电收发器件等采用不同工艺、不同功能、不同制造商制造的组件封装在一起。该工艺具有诸多优点:将不一样的材料集结到一起封装,更具灵活性;不同功能组件进行封装,可提升产品性能;良率提升,制造成本降低;可实现产品的重复使用,缩短上市周期。

马书英表示,后摩尔时代实现先进封装规模化发展的首要条件是建设一个涵盖材料、晶圆制造、封测等企业在内的良性行业生态圈。为推动产业链上下游紧密合作、实现产业链良性循环,要从以下几个方面着手:一是加强国际合作,构建封测领域国际合作新生态;二是加强校企合作,优化人才政策,吸引国外人才,培育国内人才,开展集成电路专项人才资源库建设;三是加大对封测企业的扶持力度,为先进封测公司出台金融优惠政策与技术创新政策。

矽品精密研发中心副总经理王愉博表示,半导体封测正在往小芯片的方向发展。他表示,在产品生产过程中,芯片尺寸和良率呈反比趋势,芯片尺寸越小,产品成品的良率越高。为满足未来采用小芯片封装的发展趋势,芯片制造商英特尔、台积电、三星联合日月光、AMD、Arm、高通、谷歌、微软、Meta等行业头部企业共同宣布成立小芯片(Chiplet)联盟,并推出一个全新的通用芯片互联标准——UCle,以此共同打造小芯片互联标准,推动开放生态建设。在该协议规定下,各公司可采用不同的先进封装方法实现芯片串联。在Chiplet联盟十大初始成员公司的推广下,已经有超过40个公司加入该联盟。王愉博表示,预计在小芯片封装的趋势推动下,将有更多公司加入UCle协议。

厦门云天半导体科技有限公司总经理于大全在演讲中表示,5G包括Sub-6GHz等在内的多个频段。5G通信不仅可用于智能手机,也广泛应用于物联网、智能驾驶、工业自动化等领域。随着5G时代的到来,射频器件市场需求量大幅度增加,晶圆级封装、系统级封装技术也将实现更加广泛的应用。高速高频、扇出型封装技术也会随之拥有更加广阔的应用前景。射频前端器件是无线通信的核心,包含滤波器、功率放大器、射频开关等一系列产品。2017年以来,该领域市场规模已实现巨量增长。

杭州长川科技股份有限公司副总经理韩笑表示,测试是整个集成电路产业链中非常关键的环节,该环节贯穿集成电路产品生产的各个阶段。在设计阶段,工程师便需要对电路的可测试性进行前期商业验证,该环节需要测试机、分选机等设备提供相应的技术支撑。在流片环节,每一道工艺都需要对产品质量进行量测,这一环节便会用到晶圆类检测装备。在先进封装的工艺环节,为保证集成电路良率,需对产品进行测试。测试贯穿整个工艺流程环节,确保了最终产出的良率,也控制了生产过程中的成本损失,还能为工艺改善和良率提升提供相应的数据依据。

韩笑表示,先进封装技术的推广带动了市场对超薄晶圆的需求,晶圆厚度或将降至70微米甚至60微米及以下。随着芯片集成度越来越高,集成电路的功率也将变得越来越大。由于在集成电路测试时需采用全功率,将导致芯片内部的温度快速提升。如何将芯片运行温度控制在预期范围内,成为全新的要求和挑战。韩笑提出,在异构芯片中,系统性测试是一个很有效的解决方案。

江苏华海诚科新材料股份有限公司董事长兼总经理韩江龙表示,先进封装对塑封料提出了更高的要求:第一是要具备高流动性;第二是要具备高导热性,随着芯片能量密度越来越高,如何使芯片表面产生的热量尽快导出是一个非常大的挑战;第三是要具备高耐热性,芯片的机械温度范围是125℃至250℃,从目前的技术来看,塑封料实现温度高达175℃的耐热难度不大,但要实现高至200℃乃至250℃的耐热还存在较大的难度。

中科芯集成电路有限公司微系统制造部副主任王成迁表示,先进封装公司正在积极开发基于先进封装技术的系统级集成。在他看来,在先进封装技术方面,TSV(硅通孔技术,Through-Silicon Via)技术和高密度扇出封装是最有代表性的两个未来发展方向。他在演讲中指出,Chiplet技术将SoC分解成单颗的IP单元和一些小的芯粒,再进行先进的系统级集成,既解决良率不高的问题,同时也解决了传输的问题。芯粒因其设计灵活、性价比高、产品面市速度快等特点,将成为推动后摩尔时代半导体发展的重要技术路线之一。

江苏京创先进电子科技有限公司副总经理高金龙在发表主题演讲时表示,新结构、新集成、新设备、新材料正在逐渐成为创新的焦点。在高金龙看来,摩尔定律逼近极限及成本限制的情况下,要继续提升芯片性能,便需要高集成的先进封装进行弥补,例如应用3D封装和Chiplet等封装技术。当前,市面上常见的WLP(Wafer Level Package)晶圆级封装的划片工艺,曾经历过金刚刀划片机、砂轮划片机、全自动划片机三个阶段,当前的切割方式主要有TAPE SAW(手动切割)和JIP SAW(自动切割)两种。对比来看,TAPE SAW工艺流程主要是贴膜、切割、清洗、解胶和视觉分拣,效率更低,长期来看辅材成本更高。JIG SAW则是一体化完成,设备成本相对更高,产品局限性很大,如受产品形状、尺寸限制比较大。

责任编辑:赵强


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