CCGA Ceramic Column Grid Array 陶瓷焊柱阵列
CLCC Ceramic Leaded Chip Carrier 带引脚的陶瓷片式载体
CML Current Mode Logic 电流开关逻辑
CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor 互补金属氧化物半导体
COB Chip on Board 板上芯片
COC Chip on Chip 叠层芯片
COG Chip on Glass 玻璃板上芯片
CSP Chip Size Package 芯片尺寸封装
CTE Coefficient of Thermal Expansion 热膨胀系数
CVD Chemical Vapor Depositon 化学汽相淀积
DCA Direct Chip Attach 芯片直接安装
DFP Dual Flat Package 双侧引脚扁平封装
DIP Double In-Line Package 双列直插式封装
DMS Direct Metallization System 直接金属化系统
DRAM Dynamic Random Access Memory 动态随机存取存贮器
DSO Dual Small Outline 双侧引脚小外形封装
DTCP Dual Tape Carrier Package 双载带封装
3D Three-Dimensional 三维
2D Two-Dimensional 二维
EB Electron Beam 电子束
ECL Emitter-Coupled Logic 射极耦合逻辑
FC Flip Chip 倒装片法
FCB Flip Chip Bonding 倒装焊
FCOB Flip Chip on Board 板上倒装片
FEM Finite Element Method 有限元法
FP Flat Package 扁平封装
FPBGA Fine Pitch Ball Grid Array 窄节距BGA
FPD Fine Pitch Device 窄节距器件
FPPQFP Fine Pitch Plastic QFP 窄节距塑料QFP
GQFP Guard-Ring Quad Flat Package 带保护环的QFP
HDI High Density Interconnect 高密度互连
HDMI High Density Multilayer Interconnect 高密度多层互连
HIC Hybird Integrated Circuit 混合集成电路
HTCC High Temperature Co-Fired Ceramic 高温共烧陶瓷
HTS High Temperature Storage 高温贮存
IC Integrated Circuit 集成电路
IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor 绝缘栅双极晶体管
ILB Inner-Lead Bond 内引脚焊接
I/O Input/Output 输入/输出
IVH Inner Via Hole 内部通孔
JLCC J-Leaded Chip Carrier J形引脚片式载体
KGD Known Good Die 优质芯片
LCC Leadless Chip Carrier 无引脚片式载体
LCCC Leadless Ceramic Chip Carrier 无引脚陶瓷片式载体
LCCP Lead Chip Carrier Package 有引脚片式载体封装
LCD Liquid Crystal Display 液晶显示器
LCVD Laser Chemical Vapor Deposition 激光化学汽相淀积
LDI Laser Direct Imaging 激光直接成像
LGA Land Grid Array 焊区阵列
LSI Large Scale Integrated Circuit 大规模集成电路
LOC Lead Over Chip 芯片上引线健合
LQFP Low Profile QFP 薄形QFP
LTCC Low Temperature Co-Fired Ceramic 低温共烧陶瓷
MBGA Metal BGA 金属基板BGA
MCA Multiple Channel Access 多通道存取
MCM Multichip Module 多芯片组件
MCM-C MCM with Ceramic Substrate 陶瓷基板多芯片组件
MCM-D MCM with Deposited Thin Film Inteconnect Substrate 淀积薄膜互连基板多芯片组件
MCM-L MCM with Laminated Substrate 叠层基板多芯片组件
MCP Multichip Package 多芯片封装
MELF Metal Electrode Face Bonding 金属电极表面健合
MEMS Microelectro Mechanical System 微电子机械系统
MFP Mini Flat Package 微型扁平封装
MLC Multi-Layer Ceramic Package 多层陶瓷封装
MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit 微波单片集成电路
MOSFET Metal-Oxide-Silicon Field-Effect Transistor 金属氧化物半导体场效应晶体管
MPU Microprocessor Unit 微处理器
MQUAD Metal Quad 金属四列引脚
MSI Medium Scale Integration 中规模集成电路
OLB Outer Lead Bonding 外引脚焊接
PBGA Plastic BGA 塑封BGA
PC Personal Computer 个人计算机
PFP Plastic Flat Package 塑料扁平封装
PGA Pin Grid Array 针栅阵列
PI Polymide 聚酰亚胺
PIH Plug-In Hole 通孔插装
PTF Plastic Leaded Chip Carrier 塑料有引脚片式载体
PTF Polymer Thick Film 聚合物厚膜
PWB Printed Wiring Board 印刷电路板
PQFP Plastic QFP 塑料QFP
QFJ Quad Flat J-leaded Package 四边J形引脚扁平封装
QFP Quad Flat Package 四边引脚扁平封装
QIP Quad In-Line Package 四列直插式封装
RAM Random Access Memory 随机存取存贮器
SBB Stud-Bump Bonding 钉头凸点焊接
SBC Solder-Ball Connection 焊球连接
SCIM Single Chip Integrated Module 单芯片集成模块
SCM Single Chip Module 单芯片组件
SLIM Single Level Integrated Module 单级集成模块
SDIP Shrinkage Dual Inline Package 窄节距双列直插式封装
SEM Sweep Electron Microscope 电子扫描显微镜
SIP Single In-Line Package 单列直插式封装
SIP System In a Package 系统级封装
SMC Surface Mount Component 表面安装元件
SMD Surface Mount Device 表面安装器件
SMP Surface Mount Package 表面安装封装
SMT Surface Mount Technology 表面安装技术
SOC System On Chip 系统级芯片
SOIC Small Outline Integrated Circuit 小外形封装集成电路
SOJ Small Outline J-Lead Package 小外形J形引脚封装
SOP Small Outline Package 小外形封装
SOP System On a Package 系统级封装
SOT Small Outline Transistor 小外形晶体管
SSI Small Scale Integration 小规模集成电路
SSIP Small Outline Single-Line Plug Package 小外形单列直插式封装
SSOP Shrink Small Outline Package 窄节距小外形封装
SPLCC Shrinkage Plasitc Leadless Chip Carrier 窄节距塑料无引脚片式载体
STRAM Selftimed Random Access Memory 自定时随机存取存贮器
SVP Surface Vertical Package 立式表面安装型封装
TAB Tape Automated Bonding 载带自动焊
TBGA Tape BGA 载带BGA
TCM Thermal Conduction Module 热导组件
TCP Tape Carrier Package 带式载体封装
THT Through-Hole Technology 通孔安装技术
TO Transistor Outline 晶体管外壳
TPQFP Thin Plastic QFP 薄形塑料QFP
TQFP Tape QFP 载带QFP
TSOP Thin SOP 薄形SOP
TTL Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑
UBM Metalization Under Bump 凸点下金属化
UFPD Ultra Small Pitch Device 超窄节距器件
USOP Ultra SOP 超小SOP
USONF Ultra Small Outline Package Non Fin 无散热片的超小外形封装
UV Ultraviolet 紫外光
VHSIC Very High Speed Integrated Circuit 超高速集成电路
VLSI Very Large Scale Integrated Circuit 超大规模集成电路
WB Wire Bonding 引线健合
WLP Wafer Level Package 圆片级封装
WSI Wafer Scale Integration 圆片级规模集成
长电 科技 是全球领先的集成电路制造和技术服务提供商,提供全方位的芯片成品制造一站式服务,包括集成电路的系统集成、设计仿真、技术开发、产品认证、晶圆中测、晶圆级中道封装测试、系统级封装测试、芯片成品测试并可向世界各地的半导体客户提供直运服务。
通过高集成度的晶圆级(WLP)、2.5D/3D、系统级(SiP)封装技术和高性能的倒装芯片和引线互联封装技术,长电 科技 的产品、服务和技术涵盖了主流集成电路系统应用,包括网络通讯、移动终端、高性能计算、车载电子、大数据存储、人工智能与物联网、工业智造等领域。长电 科技 在全球拥有23000多名员工,在中国、韩国和新加坡设有六大生产基地和两大研发中心,在逾22个国家和地区设有业务机构,可与全球客户进行紧密的技术合作并提供高效的产业链支持。
随着市场对便携式移动数据访问设备的需求快速增长,市场对功能融合和封装复杂性的要求也在提升。同时对更高集成度,更好电气性能、更低时延,以及更短垂直互连的要求,正在迫使封装技术从 2D 封装向更先进的 2.5D 和 3D 封装设计转变。为了满足这些需求,各种类型的堆叠集成技术被用于将多个具有不同功能的芯片集中到越来越小的尺寸中。
长电 科技 积极推动传统封装技术的突破,率先在晶圆级封装、倒装芯片互连、硅通孔(TSV)等领域中采用多种创新集成技术,以开发差异化的解决方案,帮助客户在其服务的市场中取得成功。
3D 集成技术正在三个领域向前推进:封装级集成、晶圆级集成和硅级集成。
• 封装级集成
利用常规的焊线或倒装芯片工艺进行堆叠和互连,以构建传统的堆叠芯片和堆叠封装结构,包括:
堆叠芯片 (SD) 封装 ,通常在一个标准封装中使用焊线和倒装芯片连接,对裸片进行堆叠和互连。配置包括 FBGA-SD、FLGA-SD、PBGA-SD、QFP-SD 和 TSOP-SD。
层叠封装(PoP) ,通常对经过全面测试的存储器和逻辑封装进行堆叠,消除已知合格芯片 (KGD) 问题,并提供了组合 IC 技术方面的灵活度。倒装芯片 PoP 选项包括裸片 PoP、模塑激光 PoP 和裸片模塑激光 PoP 配置 (PoP-MLP-ED)。
封装内封装 (PiP) ,封装内封装 (PiP) 通常将已封装芯片和裸片堆叠到一个 JEDEC 标准 FBGA 中。经过预先测试的内部堆叠模块 (ISM) 接点栅格阵列 (LGA) 和 BGA 或已知/已探测合格芯片 (KGD),通过线焊进行堆叠和互连,然后模塑形成一个与常规FBGA封装相似的 CSP。
3D 晶圆级集成 (WLP) 使用再分布层和凸块工艺来形成互连。晶圆级集成技术涵盖创新的扇入(FIWLP) 和扇出 (FOWLP) 选项,包括:
嵌入式晶圆级 BGA(eWLB) - 作为一种多功能的扇出型嵌入式晶圆级 BGA 平台,eWLB 灵活的重建制造工艺可以降低基板的复杂性和成本,同时在一系列可靠、低损耗的 2D、2.5D 和 3D 解决方案中实现高性能、小尺寸和非常密集的互连。长电 科技 的 3D eWLB-SiP 和 eWLB-PoP 解决方案包括多个嵌入式无源和有源元器件,提供面对背、面对面选项,以及单面、1.5 面、双面超薄 PoP 配置。对于需要全 3D 集成的应用,长电 科技 的面对面 eWLB PoP 配置通过 eWLB 模塑层,在应用处理器和存储器芯片之间提供直接的垂直互连,以实现高带宽、极细间距的结构,其性能不逊色于 TSV 技术。
包封 WLCSP (eWLCSP ) - 一种创新的 FIWLP 封装,采用扇出型工艺,也称为 FlexLine 方法,来构建这种创新、可靠的包封 WLCSP 封装。
WLCSP - 标准晶圆级 CSP 封装。随着各种工艺技术的发展,例如低固化温度聚合物、将铜材料用于凸块下金属化 (UBM) 和 RDL,我们可以实现更高的密度,提高 WLCSP 封装的可靠性。
在真正的 3D IC 设计中,目标是将一个芯片贴合在另一个芯片上,两者之间没有任何间隔(无中介层或基材)。目前,“接近 3D”的集成通常也称为 2.5D 集成,其实现方法是使用薄的无源中介层中的硅通孔 (TSV),在封装内部连接芯片。芯片之间的通信通过中介层上的电路进行。FOWLP 工艺还可以产生一种被称为2.5D eWLB的创新过渡技术,在这种技术中,使用薄膜扇出型结构来实现高密度互连。长电 科技 的硅级集成产品组合包括:
2.5D / 扩展 eWLB - 长电 科技 基于 eWLB 的中介层可在成熟的低损耗封装结构中实现高密度互连,提供更高效的散热和更快的处理速度。3D eWLB 互连(包括硅分割)是通过独特的面对面键合方式实现,无需成本更高的 TSV 互连,同时还能实现高带宽的 3D 集成。基于 eWLB 的中介层简化了材料供应链,降低了整体成本,为客户提供了一个强大的技术平台和路径,帮助客户将器件过渡到更先进的 2.5D 和 3D 封装。
MEOL集成的2.5D封装 - 作为首批在2.5D 封装领域拥有成熟 MEOL TSV 集成经验的 OSAT 之一,长电 科技 在这个新兴互连技术领域扮演着重要角色,专注于开发经济高效的高产量制造能力,让 TSV 成为具有商业可行性的解决方案。长电 科技 还与众多的客户、研究机构和领先代工厂开展协作,为集成式 3D 封装解决方案开发有效的商业模式。
2.5/3D集成技术圆片级与扇出封装技术系统级封装技术倒装封装技术焊线封装技术MEMS与传感器
长电 科技 为以下封装选项提供晶圆级技术:
• eWLB(嵌入式晶圆级球栅阵列)
• eWLCSP(包封晶圆级芯片尺寸封装)
• WLCSP(晶圆级芯片尺寸封装)
• IPD(集成无源器件)
• ECP(包封芯片封装)
• RFID(射频识别)
当今的消费者正在寻找性能强大的多功能电子设备,这些设备不仅要提供前所未有的性能和速度,还要具有小巧的体积和低廉的成本。这给半导体制造商带来了复杂的技术和制造挑战,他们试图寻找新的方法,在小体积、低成本的器件中提供更出色的性能和功能。长电 科技 在提供全方位的晶圆级技术解决方案平台方面处于行业领先地位,提供的解决方案包括扇入型晶圆级封装 (FIWLP)、扇出型晶圆级封装 (FOWLP)、集成无源器件 (IPD)、硅通孔 (TSV)、包封芯片封装 (ECP)、射频识别 (RFID)。
突破性的 FlexLineTM 制造方法
我们的创新晶圆级制造方法称为 FlexLineTM 方法,为客户提供了不受晶圆直径约束的自由,同时实现了传统制造流程无法实现的供应链简化和成本的显著降低。FlexLine 制造方法是不同于常规晶圆级制造的重大范式转变,它为扇入型和扇出型晶圆级封装提供了很高的灵活性和显著的成本节省。
FlexLine方法,为客户提供了不受晶圆直径约束的自由,同时实现了传统制造流程无法实现的供应链简化和成本的显著降低。
用于 2.5D 和 3D 集成的多功能技术平台
FlexLine方法,为客户提供了不受晶圆直径约束的自由,同时实现了传统制造流程无法实现的供应链简化和成本的显著降低。
半导体公司不断面临复杂的集成挑战,因为消费者希望他们的电子产品体积更小、速度更快、性能更高,并将更多功能集成到单部设备中。半导体封装对于解决这些挑战具有重大影响。当前和未来对于提高系统性能、增加功能、降低功耗、缩小外形尺寸的要求,需要一种被称为系统集成的先进封装方法。
系统集成可将多个集成电路 (IC) 和元器件组合到单个系统或模块化子系统中,以实现更高的性能、功能和处理速度,同时大幅降低电子器件内部的空间要求。
什么是系统级封装?
系统级封装 (SiP) 是一种功能电子系统或子系统,包括两个或更多异构半导体芯片(通常来自不同的技术节点,针对各自的功能进行优化),通常搭载无源元器件。SiP 的物理形式是模块,根据最终应用的不同,模块可以包括逻辑芯片、存储器、集成无源器件 (IPD)、射频滤波器、传感器、散热片、天线、连接器和/或电源芯片。
先进 SiP 的优势
为了满足用户提高集成度、改善电气性能、降低功耗、加快速度、缩小器件尺寸的需求,以下几大优势促使业界转向先进的SiP 解决方案:
• 比独立封装的元器件更薄/更小的外形尺寸
• 提高了性能和功能集成度
• 设计灵活性
• 提供更好的电磁干扰 (EMI) 隔离
• 减少系统占用的PCB面积和复杂度
• 改善电源管理,为电池提供更多空间
• 简化 SMT 组装过程
• 经济高效的“即插即用”解决方案
• 更快的上市时间 (TTM)
• 一站式解决方案 – 从晶圆到完全测试的 SiP 模块
应用
当前,先进的 SiP 和微型模块正被应用于移动设备、物联网 (IoT)、可穿戴设备、医疗保健、工业、 汽车 、计算和通信网络等多个市场。每种先进 SiP 解决方案的复杂程度各不相同,这取决于每种应用需要的元器件的数量和功能。
以下是高级 SiP 应用的一些示例:
根据应用需求和产品复杂度,我们提供多种先进 SiP 配置,从带有多个有源和无源元件、通过倒装芯片、引线键合和SMT进行互连的传统2D 模块,到更复杂的模块,如封装内封装 (PiP)、层叠封装 (PoP)、2.5D 和 3D 集成解决方案。先进的SiP 模块配置 (2D/2.5D/3D) 针对特定终端应用进行定制,旨在充分发挥它们的潜在优势,包括性能、成本、外形尺寸和产品上市时间 (TTM)。
在倒装芯片封装中,硅芯片使用焊接凸块而非焊线直接固定在基材上,提供密集的互连,具有很高的电气性能和热性能。倒装芯片互连实现了终极的微型化,减少了封装寄生效应,并且实现了其他传统封装方法无法实现的芯片功率分配和地线分配新模式。
长电 科技 提供丰富的倒装芯片产品组合,从搭载无源元器件的大型单芯片封装,到模块和复杂的先进 3D 封装,包含多种不同的低成本创新选项。长电 科技 的丰富倒装芯片产品组合包括:
FCBGA 和 fcCSP 都使用锡球来提供第二级 (BGA) 互连。
颠覆性的低成本倒装芯片解决方案:fcCuBE
长电 科技 还提供名为“fcCuBE ”的创新低成本倒装芯片技术。fcCuBE 是一种低成本、高性能的先进倒装芯片封装技术,其特点是采用铜 (Cu) 柱凸块、引线焊接 (BOL) 互连以及其他增强型组装工艺。顾名思义,fcCuBE 就是采用铜柱、BOL 和增强工艺的倒装芯片。fcCuBE 技术适用于各种平台。自 2006 年获得首个与 fcCuBE 相关的创新 BOL 工艺专利以来,长电 科技 投入大量资金,将这一变革性技术发展成为引人注目的倒装芯片解决方案,广泛应用于从低端到高端的移动市场以及中高端消费和云计算市场的终端产品。
fcCuBE 的优势是推动来自成本敏感型市场,如移动和消费类市场,以及网络和云计算市场的客户广泛采用这种封装,因为在这些市场上,布线密度和性能的增加是必然趋势。fcCuBE 的独特 BOL 互连结构可扩展到非常细的凸块间距,实现高 I/O 吞吐量,同时缓解与应力相关的芯片与封装之间的交互作用 (CPI),而这种现象通常与无铅和铜柱凸块结构相关。这对于中高端的网络和消费类应用而言尤其重要。
长电 科技 提供全方位一站式倒装芯片服务
凭借在晶圆级封装、晶圆探针和最终测试方面的强劲实力,长电 科技 在为客户提供全方位一站式服务方面独具优势。长电 科技 提供从涉及到生产的全方位一站式倒装芯片服务,包括高速、高引脚数的数字和射频测试。
焊线形成芯片与基材、基材与基材、基材与封装之间的互连。焊线被普遍视为最经济高效和灵活的互连技术,目前用于组装绝大多数的半导体封装。
长电 科技 的多种封装方法都采用焊线互连:
铜焊线
作为金线的低成本替代品,铜线正在成为焊线封装中首选的互连材料。铜线具有与金线相近的电气特性和性能,而且电阻更低,在需要较低的焊线电阻以提高器件性能的情况下,这将是一大优势。长电 科技 可以提供各类焊线封装类型,并最大程度地节省物料成本,从而实现最具成本效益的铜焊线解决方案。
层压封装
基于层压的球栅阵列 (BGA) 互连技术最初推出的目的是满足高级半导体芯片不断增长的高引线数要求。BGA 技术的特点是将引线以小凸块或焊球的形式置于封装的底面,具有低阻抗、易于表面安装、成本相对较低和封装可靠性高等特点。长电 科技 提供全套的基于层压的 BGA 封装,包括细间距、超薄、多芯片、堆叠和热增强配置。
除了标准层压封装之外,长电 科技 还提供多种先进堆叠封装选项,包括一系列层叠封装 (PoP) 和封装内封装 (PiP) 配置。
引线框架封装
引线框架封装的特点是芯片包封在塑料模塑复合物中,金属引线包围封装周边。这种简单的低成本封装仍然是很多应用的最佳解决方案。长电 科技 提供全面的引线框架封装解决方案,从标准引线框架封装到小巧薄型热增强封装,包括方形扁平封装 (QFP)、四边/双边无引脚、扁平封装 (QFN/DFN)、薄型小外型封装 (TSOP)、小外形晶体管 (SOT)、小外形封装 (SOP)、双内联封装 (DIP)、晶体管外形 (TO)。
存储器器件
除了增值封装组装和测试服务之外,长电 科技 还提供 Micro-SD 和 SD-USB 这两种格式的存储卡封装。Micro-SD 是集成解决方案,使用 NAND 和控制器芯片,SD-USB 则是裸片和搭载 SMT 元器件的预封装芯片。长电 科技 的存储卡解决方案采用裸片级别组装、预封装芯片组装,或者两者结合的方式。
全方位服务封装设计
我们在芯片和封装设计方面与客户展开合作,提供最能满足客户对性能、质量、周期和成本要求的产品。长电 科技 的全方位服务封装设计中心可以帮助客户确定适用于复杂集成电路的最佳封装,还能够帮助客户设计最适合特定器件的封装。
2.5/3D集成技术圆片级与扇出封装技术系统级封装技术倒装封装技术焊线封装技术MEMS与传感器
MEMS and Sensors
随着消费者对能够实现传感、通信、控制应用的智能设备的需求日益增长,MEMS 和传感器因其更小的尺寸、更薄的外形和功能集成能力,正在成为一种非常关键的封装方式。MEMS 和传感器可广泛应用于通信、消费、医疗、工业和 汽车 市场的众多系统中。
传感器
传感器是一种能够检测/测量物理属性,然后记录并报告数据和/或响应信号的装置或系统。传感器通常组装在模块中,这些模块能够基于模拟或传感器馈送信号来作出响应。传感器有很多不同的类型和应用,例如压力传感器、惯性传感器、话筒、接近传感器、指纹传感器等
微机电系统 (MEMS)
MMEMS 是一种专用传感器,它将机械和电气原件通过分立或模块方式组合起来。MEMS是典型的多芯片解决方案,例如感应芯片与专用集成电路 (ASIC) 配对使用。MEMS 器件可以由机械元件、传感器、致动器、电气和电子器件组成,并置于一个共同的硅基片上。在消费、 汽车 和移动应用中使用基于 MEMS 的传感器具备一些优势,包括体积小、功耗低、成本低等。
集成一站式解决方案
凭借我们的技术组合和专业 MEMS 团队,长电 科技 能够提供全面的一站式解决方案,为您的量产提供支持,我们的服务包括封装协同设计、模拟、物料清单 (BOM) 验证、组装、质量保证和内部测试解决方案。长电 科技 能够为客户的终端产品提供更小外形尺寸、更高性能、更低成本的解决方案。我们的创新集成解决方案能够帮助您的企业实现 MEMS 和传感器应用的尺寸、性能和成本要求。
1. 嵌入式晶圆级球栅阵列 (eWLB) - 单芯片、多芯片和堆叠的层叠封装配置
2. 晶圆级芯片尺寸封装 (WLCSP) - 非常小的单芯片
3. 倒装芯片芯片尺寸封装 (fcCSP)- 单芯片或多芯片的倒装芯片配置
4. 细间距球栅阵列 (FBGA) - 单芯片或多芯片配置
5. 接点栅格阵列 (FBGA) - 单芯片或多芯片配置
6. 四边扁平无引脚 (FBGA) - 单芯片或多芯片配置
长电 科技 提供全方位一站式倒装芯片服务
凭借在晶圆级封装、晶圆探针和最终测试方面的强劲实力,长电 科技 在为客户提供全方位一站式处理方面独具优势。长电 科技 提供从设计到生产的全方位一站式倒装芯片服务,包括高速、高引脚数的数字和射频测试。
全方位一站式解决方案的优势
• 缩短产品上市时间
• 提升整体流程效率
• 提高质量
• 降低成本
• 简化产品管理
长电 科技 位于中国、新加坡、韩国和美国的全球特性分析团队,致力于为全球客户提供先进的封装表征服务,确保客户拥有高质量、高性能、可靠和高性价比的封装设计,以满足他们的市场需求。
晶圆凸块技术可以在半导体封装中提供显著的性能、外形尺寸和成本优势。晶圆凸块是一种先进的制造工艺,在切割之前就在半导体晶圆表面形成金属焊球或凸块。晶圆凸块实现了器件中的芯片与基材或印刷电路板之间的互连。焊球的成分和尺寸取决于多种因素,例如半导体器件的外形尺寸、成本以及电气、机械和热性能要求。
长电 科技 在晶圆凸块的众多合金材料和工艺方面拥有丰富的经验,包括采用共晶、无铅和铜柱合金的印刷凸块、锡球和电镀技术。我们的晶圆凸块产品包括 200mm 和 300mm 晶圆尺寸的晶圆凸块和再分配,以提供完整的一站式先进倒装芯片封装和晶圆级封装解决方案。
长电 科技 的认证质量测试中心,提供多种可靠性试验,包括环境可靠性测试、使用寿命可靠性测试、板级可靠性试验,和全方位的故障分析服务。
封测市场高景气,公司治理和业务协同不断强化,业绩实现高速增长: 公司 2020 年归母净利润同比+1371.17%,业绩实现高速增长,主要得益 于公司进一步深化海内外制造基地资源整合、提高营运效率、改善财务 结构,大幅度提高了经营性盈利能力。2020 年,公司海外并购的新加坡 星科金朋实现营业收入 13.41 亿美元,同比增长 25.41%,净利润从 2019 年的亏损 5,431.69 万美元到 2020 年的盈利 2,293.99 万美元,实现全面 扭亏为盈。另外,收购后,子公司长电国际利用星科金朋韩国厂的技术、 厂房等新设立的长电韩国工厂(JSCK)在 2020 年实现营业收入 12.35 亿美元,同比增长 64.97%;净利润 5,833.49 万美元,同比增长 669.97%。 2021 年第一季度,公司业绩延续高增长趋势,归母净利润同比 +188.68%,毛利率 16.03%,同比+2.93pct,净利率 5.76%,同比+3.41pct。
公司可为客户提 供从设计仿真到中后道封测、系统级封测的全流程技术解决方案,已成 为中国第一大和全球第三大封测企业。公司产能全球布局,各产区的配 套产能完善,随着产能利用率的持续提升,公司生产规模优势有望进一 步凸显,同时,各产区互为补充,各具技术特色和竞争优势,完整覆盖 了低、中、高端封装测试领域,在 SiP、WL-CSP、2.5D 封装等先进封 装领域优势明显。公司聚焦 5G 通信、高性能计算、 汽车 电子、高容量 存储等关键应用领域,大尺寸 FC BGA、毫米波天线 AiP、车载封测方 案和 16 层存储芯片堆叠等产品方案不断突破,龙头地位稳固。
用户资源和 高附加价值产品项目,加强星科金朋等工厂的持续盈利能力。目前,公 司国内工厂的封测服务能力持续提升,车载涉安全等产品陆续量产,同 时,韩国厂的 汽车 电子、5G 等业务规模不断扩大,新加坡厂管理效率 和产能利用率持续提升,盈利能力稳步改善。随着公司各项业务和产线 资源整合的推进,公司盈利能力有望持续提升,未来业绩增长动能充足。
作者 | 陈巍 千芯 科技
编者注: 苹果于3月9日公布其迄今最强自研电脑芯片M1 Ultra,它将两个M1 Max芯片拼在一起,使得芯片各项硬件指标直接翻倍,这背后的关键技术即是苹果创新定制的封装架构UltraFusion。千芯 科技 董事长陈巍通过分析苹果公司与其芯片代工厂台积电的专利和论文,对这一先进封装技术进行解读。
2022年3月,苹果又一次触动了 芯片界的 游戏 规则 。苹果发布的M1 Ultra芯片,是迄今为止该公司最强大的芯片,却是一个“ 拼装货 ”。尽管很多计算芯片已采用Chiplet(芯粒)技术提升性能,但“拼装货”M1 Ultra的性能还是让 PC界震撼 了。
M1 Ultra支持高达128GB的高带宽、低延迟统一内存,支持20个CPU核心、64个GPU核心和32核神经网络引擎,每秒可运行高达22万亿次运算,提供的GPU性能是苹果M1芯片的8倍,提供的GPU性能比最新的16核PC台式机还高90%。
苹果的新M1 Ultra芯片“拼装”性能之所以成为可能,要归功于其 UltraFusion架构 。其实,UltraFusion功能早已内置于之前发布的苹果M1 Max芯片中,但直到3月的苹果Peek Performance活动才被明确提出。
苹果公司M1 Ultra的UltraFusion架构
M1 Ultra芯片的UltraFusion架构使用 硅中介层(Silicon Interposer) 和 微型凸块(Micro-Bump) ,将芯片连接到超过10,000个信号。
该技术提供2.5TB/s的超高处理器间带宽,以及低延迟。这一性能是其他多芯片互连技术带宽的4倍多。这个速率带宽也明显领先于英特尔、AMD、Arm、台积电和三星等众多行业巨头组成的通用芯粒互连联盟(UCIe)当前的性能。
英特尔等巨头主推的UCIe
根据苹果公司和台积电已发表的专利和论文,我们从2.5D/3D互连和技术层面解析UltraFusion封装架构。
一、芯片封装走向2.5D/3D互连
按摩尔定律描述,芯片上的晶体管数量每24个月翻一番。这对于CPU、GPU、FPGA和DSA依然适用。
芯片晶体管数量逐渐增长(Y. H. Chen et al., 2020)
随着芯片算力呈指数级增长,芯片尺寸逐渐 超出光刻掩模版尺寸 ,系统级封装(System on Package,SoP),特别是Chiplet技术,成为维持摩尔定律,超越掩模版限制的有效方式。(Y. H. Chen et al., 2020)
图灵奖得主姚期智院士也非常重视Chiplet技术,在2020年指导成立了中国自己的 Chiplet产业联盟 ,该联盟与北极雄芯共同为国内设计企业提供Chiplet交流合作的平台和高性价的解决方案。
高性价比的Chiplet方案(北极雄芯/中国Chiplet产业联盟提供)
通过快速发展的片间互连技术和封装技术,摩尔定律从单独的晶体管缩放(摩尔定律1.0)演变为系统级缩放(被业界戏称为 摩尔定律2.0) 。
片间互连技术逐年快速发展(Y. H. Chen et al., 2020)
封装从2D(二维)逐渐发展到 2.5D和3D 。集成电路从扩大面积和立体发展两条路来提升整体性能。
封装从2D(二维)逐渐发展到2.5D和3D(Kuo-Chung Yee et al., 2020)
二、从苹果台积电专利论文,解析UltraFusion架构
从M1 Ultra发布的UltraFusion图示,以及苹果及其代工厂(台积电)的公开专利和论文来看,UltraFusion应是基于台积电第五代CoWoS Chiplet技术的互连架构。
苹果公司Chiplet专利与M1 Ultra(参考专利US 20220013504A1)
Chip-on-Wafer-on-Substrate with Si interposer (CoWoS-S)是一种基于TSV的多芯片集成技术,被广泛应用于高性能计算(HPC)和人工智能(AI)加速领域。
随着CoWoS的进步,可制造的中介层(Interposer)面积稳步增加,从一个全掩模版尺寸(大约830mm2)到两个掩模版尺寸(大约1700mm2)。中介层的面积决定了最大的封装后的芯片的面积。
第5代CoWoS-S(CoWoS-S5)达到了大至三个全光罩尺寸(~2500mm2)的水平。通过 双路光刻拼接 方法,该技术的硅中介层可容纳1200mm2的多个逻辑芯粒和八个HBM(高带宽内存)堆栈。芯粒与硅中介层的采用面对面(Face to Face,互连层与互连层对接)的连接方式。
CoWoS技术所能承载的总芯片面积逐渐增大(P. K. Huang 2021)
在UltraFusion技术中,通过使用 裸片缝合(Die Stitching) 技术,可将4个掩模版拼接来扩大中介层的面积。在这种方法中,4个掩模被同时曝光,并在单个芯片中生成四个缝合的“边缘”。
UltraFusion架构互连技术(单层与多层,参考专利US 20220013504A1/US 20210217702A1)
根据苹果公司的专利显示,在这一技术中,片间互连可以是单层金属,也可以是 多层金属 。(US 20220013504A1/US 20210217702A1)
三、六大技术特别优化
UltraFusion不仅仅是简单的物理连接结构。在这一封装架构中,有几项特别优化过的技术。(P. K. Huang 2021)
1)低RC互连
在UltraFusion中,有新的低RC(电容x电阻=传输延迟)金属层,以在毫米互连尺度上提供更好的片间信号完整性。
与多芯片模块(MCM)等其他封装解决方案相比,UltraFusion的中介层在逻辑芯粒之间或逻辑芯粒和存储器堆栈之间提供密集且短的金属互连。片间完整性更好,且能耗更低,并能以更高的时钟速率运行。这种新的中介层互连方案将走线电阻和通孔电阻降低了50%以上。
跨中介层传输的互连功耗控制(US 20210217702A1)
2)互连功耗控制
苹果的专利显示,UltraFusion使用了可关闭的缓冲器(Buffuer),进行互连缓冲器的功耗控制,有效降低暂停的互连线的能耗。
3)优化TSV
高纵横比的硅通孔(TSV)是硅中介层技术另一个非常关键的部分。UltraFusion/CoWoS-S5重新设计了TSV,优化了传输特性,以适合高速SerDes传输。
4)集成在中介层的电容(iCAP)
UltraFusion在中介层集成了深沟槽电容器(iCap),帮助提升芯片的电源完整性。集成在中介层的电容密度超过300nF/mm2,帮助各芯粒和信号互连享有更稳定的供电。
5)新的热界面材料
UltraFusion通过集成在CoWoS-S5中的新型非凝胶型热界面材料(TIM),热导率>20W/K,覆盖率达到100%,为各个高算力芯粒提供更好的散热支持,从而增强整体散热。
通过Die-Stitching提高良率并降低成本(US 20220013504A1)
6)通过Die-Stitching技术有效提升封装良率降低成本
UltraFusion中,仅将KGD(Known Good Die)进行键合,这样避免了传统的WoW(Wafer on Wafer)或CoW(Chip on Wafer)中失效的芯粒被封装的问题,进而 提升封装后的良率 ,降低了整体的平均成本。(坏的芯片越少,在固定的流片和研发费用前提下,单芯片平均成本就越低)
四、结语:为更强算力芯片提供想象空间
本文中,我们从苹果公司和台积电的专利和论文出发,对UltraFusion技术进行了初步的解析。
UltraFusion充分结合了封装互连技术、半导体制造和电路设计技术,为整合面积更大、性能更高的算力芯片提供了 巨大的想象空间 ,为计算架构的发展提供了非常好的助力和参照。
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