TSV封裝
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
TSV封裝的實例教程
PiP封裝結構
2、鍵合（Wire Bonding）封裝
引線鍵合是一種將金屬引線連接到焊盤上的技術，用于連接內部和外部芯片的方法。在結構上，金屬引線在芯片的焊盤（一次鍵合）和載體的焊盤（二次鍵合）之間起到橋梁的作用。在早期，引線框架（lead frame）被用作載體基板，但隨著技術的不斷進步，如今越來越多地使用PCB作為基板。連接兩個獨立焊盤的引線鍵合涉及引線的材料、鍵合條件、鍵合位置（不僅連接芯片和基板，還可能連接兩個芯片或兩個基板）等方面的顯著差異。
引線鍵合的結構（載體為印刷電路板（PCB）時）
技術優勢：
靈活性高：線鍵合堆疊封裝允許在單個封裝內集成不同功能和工藝的芯片，具有較高的設計靈活性。
適應性強：該技術能夠適應不同尺寸和形狀的芯片堆疊需求，為定制化設計提供了可能。
成本可控：與垂直堆疊封裝相比，線鍵合堆疊封裝的制造成本相對較低，適合大規模生產和應用。
3、硅穿孔（TSV）封裝
TSV是一種芯片堆疊技術，通過在硅上鉆孔來連接電路。TSV不是使用傳統的布線方法連接芯片到芯片或芯片到襯底，而是通過在芯片上鉆孔并填充導電材料(如金屬)來垂直連接芯片。雖然在與TSV堆疊時使用芯片級工藝，但在芯片正面和背面形成TSV和焊接凸起時使用晶圓級工藝。因此，TSV被歸類為晶圓級封裝技術。
使用TSV封裝的主要優點是高水平的性能和更小的封裝尺寸。如上圖所示，采用線鍵合的芯片堆疊封裝在每個堆疊芯片的側面都有導線連接。由于堆疊的芯片和連接的引腳越來越多，布線變得越來越復雜，需要更多的空間來連接它們。相比之下，采用TSV的芯片堆棧不需要復雜的布線，因此可以減小封裝尺寸。
TSV具有短的電信號傳輸路徑,這賦予TSV封裝強大的電氣性能。
展開 而在扇出封裝上，英特爾其實也是先行者。在2009年，他們推出了eWLB技術并對晶圓級扇出型封裝才進行過商業化量產。但此時的扇出型晶圓級封裝被限制于一個狹窄的應用范圍，僅被用于手機基帶芯片的單芯片封裝。直到2014年扇出型晶圓級封裝面臨來自其它封裝技術的激烈競爭，使得英特爾移動放棄了該項技術。至今，英特爾在扇出封裝上再無動作。
英特爾在筆者的眼中，一直是以一種老干部的形象出現，只有等待技術成熟后才會公布相關消息，欲速則不達全美地詮釋了其發展的軌跡，誰也不知道在未來英特爾在半導體后端封裝上放出什么大招。
其他OSAT的3D封裝布局
作為封測代表的OSAT廠在3D封裝上有了深入的研究。
首先看安靠科技方面。據2016年的報道，他們的芯片級Silicon Wafer Integrated Fan-out (SWIFT?)和Silicon-less Integrated Module (SLIM?)工藝制成的系統級電子封裝可以做到比復合材料層疊更薄，線寬和線距更小，集成度更高。能為客戶提供了比基于硅通技術的2.5D或3D成本更低的選項。2017年，他們還收購了NANIUM，搶先晶圓級扇出封裝大規模生產。
日月光方面也在TSV和Fan-Out WLP上有了布局。國內封測企業也在這方面推進。
首先看華天科技，從2008年6月開始，他們便聚焦于包括TSV在內的先進封裝業務。公司在2009年7月實現了TSV首樣，2010年4月TSV產品便實現量產；華天昆山是最早能夠提供量產CIS TSV封裝代加工服務的公司之一，是少數能夠同時實現8、12寸Bumping、TSV量產封裝的公司之一。
展開 該公司擁有12英寸PECVD（等離子體化學氣相沉積設備）、ALD（原子層薄膜沉積設備）、SACVD（次常壓化學氣相沉積設備）三個完整系列產品，產品廣泛應用于集成電路前道和后道、TSV封裝、光波導、LED、3D-NAND閃存、OLED顯示等高端技術領域。
拓荊科技三次承擔國家“極大規模集成電路制造裝備與成套工藝科技重大專項（02專項）”。通過多年技術積累，該公司已形成自主知識產權體系，截止到2020年9月底，累計申請專利453項。
2018年9月，由拓荊科技自主研制的12英寸原子層沉積（ALD）設備FT-300T通過了客戶的驗收，標志著國產設備再進一步。
12英寸PECVD設備 PF-300T
2021年，在國家科技重大專項和省科技重大專項的支持下，拓荊科技SACVD研發團隊自主創新研發，成功研制了國內首臺12英寸/8英寸量產型SACVD設備并實現應用，順利通過生產線成套工藝的考核驗證。
展開 近日一篇《華為又一項芯片堆疊封裝專利曝光》的文章刷屏芯片封裝工程師的朋友圈。它是一個避免使用TSV的3D封裝設計，吸引了我的芯片封裝設計精品課學習型仿真工程師的好奇和關注。眾所周知，TSV的制作工藝復雜，可靠性差，尤其是TSV first和TSV middle都需要在fab廠做，甚至會影響芯片器件可靠性，今天我們就來聊聊芯片堆疊封裝那些事。
華為芯片堆疊封裝
華為的這個專利內容如下圖所示，自左向右一步一步開展。首先是下芯片部分。將各個芯片做好RDL和bump或者UBM(Under Bump Metal)，然后face to face焊接一起。但是要注意芯片之間要錯開，芯片需要溝通的部分焊接在一起，而其他有源部分要露出來，方便下一步操作。各芯片連接之后，通過molding將這些芯片都封在一起，然后在EMC(Epoxy Molding Compound)上做過孔，這可比TSV(Through Silicon Via)容易多了。然后在EMC兩面都可以再次RDL，然后上面做UBM和bump。最后可以將其焊接到基板上，然后最上面的芯片也焊接到這個裝配體上，這就完成了3D封裝裝配。
3D封裝是在后摩爾時代為了讓芯片集成度更高，在同一種制程下，3D封裝可以保證相同面積下芯片有更強計算能力與傳輸能力。但是3D封裝面臨一系列如SI(Signal Integrity)、PI(Power Integrity)、Thermal，Mechanical等問題。
要解決的是不同功能芯片之間信號傳遞功能，要求信號路徑盡可能小來保證SI要求。其次要保證芯片供電，對于在“樓上”的芯片來說，電源距離增大代表寄生增加，會增加電阻（靜態電阻）以及增加阻抗（動態阻抗），導致電壓無法滿足要求。
展開 SLP將不得不與其他技術競爭，即封裝基板vs無基板扇出型封裝，以及硅通孔封裝（TSV）vs TSV-less封裝
Yole預測，SLP市場將從2016年的19億美元增長到2023年的22.4億美元。
Yole的Vivienne Hsu表示：“28家選定的PCB/基板制造商都被認為擁有mSAP技術，其中一些可以生產SLP。在高端智能手機需求的驅動下，某些公司的資本支出似乎很高。與此同時，一些大公司的PCB/基板業務收入穩定。”
STATS ChipPAC的母公司，JCSET集團技術戰略總監Seung Wook Yoon將SLP描述為“行業游戲規則的改變者”。
SLP或許意味著外包半導體封裝測試（OSAT）客戶不必在PCB和基板之間為他們的產品進行選擇。Yoon預計三星將效仿蘋果的做法。
Yoon表示，扇出式晶圓級封裝是為高端應用處理器準備的，它們將用于高端產品，例如手機廠商的旗艦機。SLP適用于手機主板，它可以減小此類組件所需的空間。他指出，球柵陣列或倒裝芯片封裝更常用于手機中的細間距槽。晶圓級封裝可以提供更精細的間距。
Yoon將SLP比作板載封裝。
據Yole稱，PCB正逐步發展，除了互連之外，它們還可以提供集成。Yoon回應了這一觀點。他表示：“主要是為了集成。”
雖然SLP的第一個值得注意的應用是在手機中，但是但是這種先進的半導體封裝也可以在5G無線通信、AI、VR/AR、汽車電子和物聯網器件中找到應用。
Yoon指出，在高級封裝方面，系統級封裝技術和模組是另一種先進的節省空間的創新，但成本可能更高。
除手機外，Yoon認為SLP可能還用于物聯網器件。
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TSV電熱力多物理場分析
簡介：隨著摩爾定律逼近物理極限，TSV（硅通孔）技術已成為3D封裝與異構集成的關鍵互連方案。
3、硅穿孔（TSV）封裝
TSV是一種芯片堆疊技術，通過在硅上鉆孔來連接電路。TSV不是使用傳統的布線方法連接芯片到芯片或芯片到襯底，而是通過在芯片上鉆孔并填充導電材料(如金屬)來垂直連接芯片。雖然在與TSV堆疊時使用芯片級工藝，但在芯片正面和背面形成TSV和焊接凸起時使用晶圓級工藝。因此，TSV被歸類為晶圓級封裝技術。
使用TSV封裝的主要優點是高水平的性能和更小的封裝尺寸。
公司主要產品包括等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設備、原子層沉積（ALD）設備和次常壓化學氣相沉積（SACVD）設備三個產品系列，擁有自主知識產權，技術指標達到國際同類產品先進水平，產品主要應用于集成電路晶圓制造，以及TSV封裝、光波導、Micro-LED、OLED顯示等高端技術領域。
它是一個避免使用TSV的3D封裝設計，吸引了我的芯片封裝設計精品課學習型仿真工程師的好奇和關注。眾所周知，TSV的制作工藝復雜，可靠性差，尤其是TSV first和TSV middle都需要在fab廠做，甚至會影響芯片器件可靠性，今天我們就來聊聊芯片堆疊封裝那些事。
華為芯片堆疊封裝
華為的這個專利內容如下圖所示，自左向右一步一步開展。首先是下芯片部分。
（Interposer、TSV）的方案實現Die-to-Die的互連。
FT-300T設備：ALD反應腔搭載在高產能的PECVD平臺上，滿足了對設備產能的需求，現已應用于先進的芯片制造、OLED及先進封裝(TSV)領域，同時針對14nm以下前道工藝(FEOL)進行研制開發。
該公司擁有12英寸PECVD（等離子體化學氣相沉積設備）、ALD（原子層薄膜沉積設備）、SACVD（次常壓化學氣相沉積設備）三個完整系列產品，產品廣泛應用于集成電路前道和后道、TSV封裝、光波導、LED、3D-NAND閃存、OLED顯示等高端技術領域。
將TSV放在封裝生產階段，通常被稱作Via-last，該方案可以不改變現有集成電路流程和設計。目前，業界已開始在高端的Flash和DRAM領域采用Via-last技術,即在芯片的周邊進行硅通孔TSV制作，然后進行芯片或晶圓的層疊。
TSV的尺寸范圍比較大，大的TSV直徑可以超過100um，小的TSV直徑小于1um。
SiP解決方案需要多種封裝技術，如引線鍵合、倒裝芯片、芯片堆疊、基板腔體、基板集成RF器件、埋入式電阻\電容\電感、硅通孔TSV，圓片級封裝等。SiP 是超越摩爾定律的重要實現路徑。
摩爾定律，Chiplet，IP，SiP之間的關聯
摩爾定律逐漸失效之后的日子便被稱為“后摩爾定律時代”。
業界也發現，很多原本需要2.5D TSV轉接板封裝可以通過三維扇出來完成，解決了TSV轉接板成本太高，工藝太復雜的問題。
