新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術

一、新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術的發展現狀

新能源汽車的快速發展推動了主控芯片（SoC）封裝技術的不斷進步。車規級半導體廣泛應用于汽車的各個功能模塊，包括車體控制、車載信息娛樂、動力傳動等系統。隨著汽車智能化和電動化的推進，對高性能芯片的需求大幅提升。 目前，新能源汽車搭載的芯片數量約為傳統燃油車的1.5倍，預計到2028年單車半導體含量將相比2021年翻一番。自動駕駛級別越高，對傳感器芯片數量的要求也越多，這進一步提高了對控制類芯片及存儲類芯片的搭載數量。 在封裝技術方面，車規級芯片需要適應汽車復雜的工作環境和嚴格的規格標準，其封裝技術也在不斷創新和優化，以滿足新能源汽車對高性能、高可靠性和低功耗的要求。

二、主流新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術對比

目前主流的新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術在性能、成本、可靠性等方面存在一定的差異。 例如，某些封裝技術可能在提高芯片性能的同時，成本也相對較高；而另一些封裝技術則在保證一定性能的基礎上，更注重成本控制和可靠性。 然而，具體的對比情況需要根據不同的芯片廠商和產品型號來詳細分析，因為不同的封裝技術在不同的應用場景中可能會表現出不同的優勢。

三、新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術的創新方向

1. 智能化駕駛系統

• 自動駕駛技術：隨著人工智能和傳感器技術的進步，封裝技術需要支持更強大的深度學習算法和高精度傳感器數據處理，以實現車輛的自主感知、決策和操作。

• 人機交互系統：為了開發更智能的人機交互系統，如語音識別、手勢控制等，封裝技術要滿足更高的數據傳輸速度和更低的延遲要求。

2. 電動化及能源管理

• 高效能源管理系統：隨著電動汽車市場的增長，封裝技術要有助于開發更智能、高效的能源管理系統，提高電池使用壽命、續航里程和充電效率。

• 高性能功率模塊：為滿足電動汽車對功率密度和效率的需求，封裝技術需支持集成更高性能的功率模塊。

3. 網絡連接與智能交通

• 車聯網技術：在車聯網技術中，封裝技術要實現車輛之間的信息共享、實時路況監測和智能交通管理，提高交通效率和安全性。

• 5G通信技術：隨著5G技術的普及，封裝技術要加大對5G通信技術的研發投入，實現車輛與基礎設施之間更快速、更穩定的數據傳輸。

4. 環境感知與智能感知

• 智能傳感器技術：未來封裝技術將著重發展環境感知和智能感知技術，包括雷達、攝像頭、激光雷達等傳感器模塊，實現車輛對周圍環境的高精度感知和識別。

• 數據融合與處理：通過將不同傳感器采集到的數據進行融合處理和分析，封裝技術要為更全面、準確的環境感知提供支持。

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四、新能源汽車主控芯片（SoC）封裝技術的關鍵挑戰

1. TSV挑戰

• TSV是2.5D和3D封裝的關鍵部分，具有極小的臨界尺寸、高縱橫比和精細螺距。

• TSV工藝復雜，需要精確控制蝕刻、沉積、填充和化學機械平坦化等多個關鍵工藝步驟。

• 隨著對更薄硅芯片的需求，控制TSV的尺寸、縱橫比、關鍵尺寸、側壁輪廓和深度等參數，以及檢測和解決隱藏缺陷，對于保持高成品率至關重要。

2. 微凸塊挑戰

• 微凸塊是提供AI封裝內不同組件之間互連的關鍵元素，包括連接HBM堆棧內的DRAM層和邏輯緩沖器芯片，以及將3D內存堆棧和GPU連接到中介層。

• 微凸塊的收縮需要保持凸塊電鍍的均勻性，測量用于構造凸塊的每個金屬膜的單獨厚度也很重要，金屬的選擇及其厚度對器件性能和可靠性有重要影響。

• 微凸塊存在殘留物、裂紋、空隙、損壞或移位等潛在缺陷，這些缺陷可能會逐漸影響設備的可靠性。

3. AICS挑戰

• 隨著I/O密度的增加，單個組件直接與印刷電路板配合的能力成為問題，AICS充當軟件包各個組件之間的橋梁。

• 隨著RDL層數的增加，重疊錯誤的可能性增加，需要更小的RDL著陸墊，準確的計量數據對于生成最佳對準解決方案至關重要。

• 隨著AICS封裝尺寸的增加，良率挑戰變得更加嚴重，單個有缺陷的封裝故障會導致較大的良率損失。

五、

• 汽車芯片的分類：車規級半導體大致可分為主控/計算類芯片（如MCU、CPU、FPGA、ASIC和AI芯片等）、功率半導體（如IGBT和MOSFET）、傳感器（如CIS、加速傳感器等）、無線通信及車載接口類芯片、車用存儲器等。不同類型的芯片在汽車的不同系統中發揮著重要作用。

• 汽車芯片的市場規模：手機領域的發展曾是半導體產業增長的主要推動力，而汽車電子化和智能化有望成為新的增長級。未來汽車有望成為半導體行業的首要增長動力，自動駕駛、智能座艙等領域將孕育對半導體的新需求。新能源汽車搭載的芯片數量多于傳統燃油車，且單車半導體含量預計將大幅增長。

• 汽車芯片的發展概述：汽車半導體在汽車各個功能模塊中廣泛應用，包括車身、儀表/信息娛樂系統、底盤/安全、動力總成和駕駛輔助系統等。車內負責計算和控制的芯片主要分為功能芯片（MCU）和主控芯片（SoC），目前在整個汽車半導體中的市場占比約為30%。在商業模式方面，傳統汽車電子商業生態平衡正在被打破，新的商業模式正在重塑。功能芯片持續鞏固汽車控制性能和安全，而主控芯片成為汽車行業競爭的制高點。

• 智能座艙SoC芯片的變革：汽車座艙智能化提升，SoC取代MCU成為座艙核心控制芯片。座艙智能化前期以及電子化時代，汽車座艙芯片市場由幾家傳統汽車電子廠商主導。高通智能座艙芯片平臺憑借性能和生態優勢在市場中表現出色。消費電子芯片公司紛紛入局汽車芯片領域，國內也有多家本土座艙芯片廠商，但處于起步階段，發展空間廣闊。大眾汽車集團宣布投資地平線并展開合作。

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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境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，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。

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