先進封裝之 - 2.5D封裝

電子集成技術分為三個層次，芯片上的集成，封裝內的集成，PCB板級集成，其代表技術分別為SoC，SiP和PCB（也可以稱為SoP或者SoB）

芯片上的集成主要以2D為主，晶體管以平鋪的形式集成于晶圓平面；同樣，PCB上的集成也是以2D為主，電子元器件平鋪安裝在PCB表面，因此，二者都屬于2D集成。而針對于封裝內的集成，情況就要復雜的多。

電子集成技術分類的兩個重要判據：1.物理結構，2.電氣連接(電氣互連)。

目前先進封裝中按照主流可分為2D封裝、2.5D封裝、3D封裝三種類型。今天小編給大家帶來的是2.5D封裝，希望能對大家有所幫助！

2.5D封裝：

2.5D封裝通常是指既有2D的特點，又有部分3D的特點，其中的代表技術包括英特爾的EMIB、臺積電的CoWoS、三星的I-Cube。

物理結構：所有芯片和無源器件均XY平面上方，至少有部分芯片和無源器件安裝在中介層上（Interposer），在XY平面的上方有中介層的布線和過孔，在XY平面的下方有基板的布線和過孔。

電氣連接：中介層（Interposer）可提供位于中介層上的芯片的電氣連接。

2.5D集成的關鍵在于中介層Interposer，一般會有幾種情況，1）中介層是否采用硅轉接板，2）中介層是否采用TSV，3）采用其他類型的材質的轉接板；在硅轉接板上，我們將穿越中介層的過孔稱之為TSV，對于玻璃轉接板，我們稱之為TGV

所謂的TSV 指的是：

硅中介層有TSV的集成是最常見的一種2.5D集成技術，芯片通常通過MicroBump和中介層相連接，作為中介層的硅基板采用Bump和基板相連，硅基板表面通過RDL布線，TSV作為硅基板上下表面電氣連接的通道，這種2.5D集成適合芯片規模比較大，引腳密度高的情況，芯片一般以FlipChip形式安裝在硅基板上。

有TSV的2.5D集成示意圖：

硅中介層無TSV的2.5D集成的結構一般如下圖所示，有一顆面積較大的裸芯片直接安裝在基板上，該芯片和基板的連接可以采用Bond Wire或者Flip Chip兩種方式，大芯片上方由于面積較大，可以安裝多個較小的裸芯片，但小芯片無法直接連接到基板，所以需要插入一塊中介層（Interposer），在中介層上方安裝多個裸芯片，中介層上有RDL布線，可將芯片的信號引出到中介層的邊沿，然后通過Bond Wire連接到基板。這類中介層通常不需要TSV，只需要通過Interposer上表面的布線進行電氣互連，Interposer采用Bond Wire和封裝基板連接。

無TSV的2.5D集成示意圖：

英特爾的EMIB：

概念與2.5D封裝類似，但與傳統2.5D封裝的區別在于沒有TSV。也正是這個原因，EMIB技術具有正常的封裝良率、無需額外工藝和設計簡單等優點。

臺積電的CoWoS技術

臺積電的CoWoS技術也是一種2.5D封裝技術。根據中介層的不同可以分為三類，一種是CoWoS_S使用Si襯底作為中介層，另一種是CoWoS_R使用RDL作為中介層，第三種是CoWoS_L使用小芯片（Chiplet）和RDL作為中介層。

臺積電InFO（2D）與CoWoS（2.5D）之間的區別在于，CoWoS針對高端市場，連線數量和封裝尺寸都比較大；InFO針對性價比市場，封裝尺寸較小，連線數量也比較少。

第一代CoWoS主要用于大型FPGA。CoWoS-1的中介層芯片面積高達約800mm?，非常接近掩模版限制。第二代CoWoS通過掩模拼接顯著增加了中介層尺寸。臺積電最初符合1200mm?的要求，此后將中介層尺寸增加到1700mm?。這些大型封裝稱為CoWoS-XL2。

最近，臺積電公布的第五代CoWoS-S的晶體管數量將增加20倍，中介層面積也會提升3倍。第五代封裝技術還將封裝8個128G的HBM2e內存和2顆大型SoC內核。

長電科技XDFOI技術：

相較于2.5D TSV封裝技術，具備更高性能、更高可靠性以及更低成本等特性。該解決方案在線寬或線距可達到2um的同時，可實現多層布線層，另外，采用了極窄節距凸塊互聯技術，封裝尺寸大，可集成多顆芯片、高帶寬內存和無源器件。

三星的I-Cube

三星的具有的先進封裝包括I－Cube、X－Cube、R－Cube和H－Cube四種方案。其中，三星的I-Cube同樣也屬于2.5D封裝。

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