分享一下小芯片集成的2.5D/3D IC封裝技術(shù)

日月光集團研發(fā)中心李長祺處長日前在世界半導(dǎo)體大會的先進封裝創(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)，李處長表示, 全球數(shù)據(jù)總量在2025年將達到175ZB，大數(shù)據(jù)處理過程與傳輸及時化日趨重要。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(Silicon Photonics)發(fā)展，光的傳輸頻寬級效率也變得越來越高，把光整合至封裝形態(tài)是未來重要的發(fā)展趨勢。

李處長也強調(diào)，系統(tǒng)整合與SoC分拆是驅(qū)動先進封裝與小芯片Chiplet集成的關(guān)鍵因素，在系統(tǒng)整合中，內(nèi)存、電源與光學整合是主要的發(fā)展機會，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)中細間距互連、大規(guī)模整合、電力傳輸以及散熱等都是未來主要發(fā)展方向。

2.5D/3D IC封裝特性與異質(zhì)整合

異質(zhì)整合需要通過先進封裝提升系統(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DTC Interposer與IPD/Si Cap技術(shù)完成電源集成，通過高帶寬非封裝互連提供高性能的長距離資料傳輸。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)，為進一步小型化提供可靠的解決方案。

內(nèi)存集成發(fā)展趨勢

內(nèi)存頻寬的需求越來越高，高頻寬內(nèi)存的集成發(fā)展成為關(guān)鍵競爭力。內(nèi)存集成未來主要發(fā)展趨勢有兩種，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

隨著電源功率越來越高，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)，以滿足越來越高的電容密度需求。

光學集成發(fā)展趨勢

頻寬與能量效率問題是未來電的長距離傳輸主要瓶頸，因此光學整合成為重點發(fā)展趨勢之一。目前日月光與合作伙伴開發(fā)兩種不同的光整合技術(shù)，第一個是光學小芯片Chiplet技術(shù)，應(yīng)用2.5D 硅中介層(Silicon Interposer)整合光學小芯片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)用于高速運算光學I/O的要求。另一個發(fā)展趨勢是基于3D整合的光學中介層(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能量效率的需求，可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)交換機。

日月光持續(xù)開發(fā)不同的先進封裝如扇出型封裝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