先進封裝之 - 3D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3D封裝，希望能對大家有所幫助！

3D封裝：

3D封裝和2.5D封裝的主要區別在于：2.5D封裝是在Interposer上進行布線和打孔，而3D封裝是直接在芯片上打孔和布線，電氣連接上下層芯片。3D集成目前在很大程度上特指通過3D TSV的集成。

3D集成和2.5D集成的主要區別在于：2.5D集成是在中介層Interposer上進行布線和打孔，而3D集成是直接在芯片上打孔（TSV）和布線（RDL），電氣連接上下層芯片。

物理結構：所有芯片和無源器件均位于XY平面上方，芯片堆疊在一起，在XY平面的上方有穿過芯片的TSV，在XY平面的下方有基板的布線和過孔。

電氣連接：通過TSV和RDL將芯片直接電氣連接

3D集成大多數應用在同類芯片堆疊中，多個相同的芯片垂直堆疊在一起，通過穿過芯片堆疊的TSV互連，如下圖所示。同類芯片集成大多應用在存儲器集成中，例如DRAM Stack，FLASH Stack等。

同類芯片的3D集成示意圖：

不同類芯片的3D集成中，一般是將兩種不同的芯片垂直堆疊，并通過TSV電氣連接在一起，并和下方的基板互連，有時候需要在芯片表面制作RDL來連接上下層的TSV。

臺積電的SoIC技術：

臺積電SoIC技術屬于3D封裝，是一種晶圓對晶圓(Wafer-on-wafer)的鍵合技術。SoIC技術是采用TSV技術，可以達到無凸起的鍵合結構，把很多不同性質的臨近芯片整合在一起，而且當中最關鍵、最神秘之處，就在于接合的材料，號稱是價值高達十億美元的機密材料。

SoIC技術將同質和異質小芯片集成到單個類似SoC的芯片中，具有更小尺寸和更薄的外形，可以整體集成到先進的WLSI（又名CoWoS和InFO）中。從外觀上看，新集成的芯片就像一個通用的SoC芯片，但嵌入了所需的異構集成功能。

英特爾的Foveros技術：

從3D Foveros的結構上看，最下邊是封裝基底，之上安放一個底層芯片，起到主動中介層的作用。在中介層里有大量的TSV 3D硅穿孔，負責聯通上下的焊料凸起，讓上層芯片和模塊與系統其他部分通信。

三星的X-Cube 3D封裝技術：

使用TSV工藝，目前三星的X-Cube測試芯片已經能夠做到將SRAM層堆疊在邏輯層之上，通過TSV進行互聯，制程是他們自家的7nm EUV工藝。

長電科技的擴展eWLB：

長電科技基于eWLB的中介層可在成熟的低損耗封裝結構中實現高密度互連，提供更高效的散熱和更快的處理速度。3D eWLB互連（包括硅分割）是通過獨特的面對面鍵合方式實現，無需成本更高的TSV互連，同時還能實現高帶寬的3D集成。

華天科技的3D-eSinC解決方案：

華天科技稱，2022年將開展2.5D Interpose FCBGA、FOFCBGA、3D FOSiP等先進封裝技術，以及基于TCB工藝的3D Memory封裝技術，Double Sidemolding射頻封裝技術、車載激光雷達及車規級12英寸晶圓級封裝等技術和產品的研發。

4D 集成：

物理結構：多塊基板以非平行方式安裝，每塊基板上都安裝有元器件，元器件安裝方式多樣化。電氣連接：基板之間通過柔性電路或者焊接連接，基板上芯片電氣連接多樣化。

基于剛柔基板的4D集成示意圖：

4D集成定義主要是關于多塊基板的方位和相互連接方式，因此在4D集成也會包含有2D，2D+，2.5D，3D的集成方式

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