2.5D/3D芯片封裝技術詳解?

?一、技術定義與核心差異?

1. ?2.5D封裝?

• ?結構?：芯片水平排列在硅中介層（Interposer）上，中介層通過TSV（硅通孔）連接底層基板。

• ?關鍵工藝?：中介層制造、微凸點（Microbump）、高密度布線。

• ?典型方案?：臺積電CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）、英特爾的EMIB（嵌入式多芯片互連橋）。

2. ?3D封裝?

• ?結構?：芯片垂直堆疊，直接通過TSV或混合鍵合（Hybrid Bonding）實現(xiàn)層間互連。

• ?關鍵工藝?：超薄晶圓加工、TSV填充、熱管理。

• ?典型方案?：三星的X-Cube、英特爾的Foveros、AMD的3D V-Cache。

?二、產業(yè)鏈分析?

1. ?上游?

• ?材料?：硅中介層、ABF薄膜（用于基板）、高純度封裝膠、TSV填充材料。

• ?設備?：光刻機（極紫外光刻）、刻蝕機、電鍍設備、鍵合機。

• ?核心廠商?：信越化學（材料）、ASML（光刻）、應用材料（刻蝕）。

2. ?中游?

• ?設計與制造?：臺積電、三星、英特爾主導先進封裝技術；設計公司如AMD、NVIDIA依賴代工廠封裝能力。

• ?封裝測試?：日月光、長電科技、通富微電提供2.5D/3D封裝服務。

3. ?下游?

• ?應用領域?：AI芯片（如NVIDIA H100）、移動設備（蘋果M系列芯片）、自動駕駛（特斯拉FSD）、高性能計算（HPC）。

?三、現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)（2025年）?

1. ?市場現(xiàn)狀?

• ?規(guī)模?：全球先進封裝市場規(guī)模超800億美元，2.5D/3D占比超40%。

• ?競爭格局?：臺積電CoWoS產能壟斷AI芯片市場；三星加速3D封裝量產；中國長電科技在國產替代中突破。

2. ?技術瓶頸?

• ?熱管理?：3D堆疊導致熱量集中，需液冷或微流體技術。

• ?成本?：2.5D中介層成本占封裝總成本50%以上。

• ?良率?：TSV填充和鍵合工藝良率需提升至99.99%。

3. ?政策與生態(tài)?

• 美國限制高端封裝設備出口，中國加速國產設備研發(fā)；

• 開源芯片架構（如RISC-V）推動封裝標準化。

?四、應用需求驅動?

1. ?AI與HPC?

• ?需求?：大模型訓練需高帶寬內存（HBM）+ GPU的2.5D集成方案（如NVIDIA DGX系統(tǒng)）。

2. ?移動設備?

• ?需求?：手機SoC追求“面積效率”，蘋果A/M系列芯片采用InFO-PoP封裝。

3. ?汽車電子?

• ?需求?：自動駕駛芯片需3D封裝實現(xiàn)低延遲、高可靠性（如特斯拉HW5.0）。

4. ?數(shù)據中心?

• ?需求?：存算一體架構依賴3D堆疊，如CXL協(xié)議下的內存擴展方案。

?五、未來趨勢?

1. ?技術融合?：3D封裝與Chiplet（小芯片）結合，實現(xiàn)異構集成。

2. ?材料創(chuàng)新?：玻璃基板替代硅中介層，降低2.5D成本。

3. ?綠色封裝?：低溫鍵合工藝減少能耗，符合碳中和目標。

先進芯片封裝清洗介紹

·         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，形成樹枝狀結構體，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、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、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，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質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量。

·         合明科技運用自身原創(chuàng)的產品技術，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求，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自主提供強有力的支持。