迄今为止,在IC芯片领域,SoC(系统级芯片)是最高级的芯片;在IC封装领域,SiP(系统级封装)是最高级的封装。 SiP涵盖SoC,SoC简化SiP。SiP有多种定义和解释,其中一说是多芯片堆叠的3D封装内系统集成(System-in-3D Package),在芯片的正方向上堆叠两片以上互连的裸芯片的封装,SIP是强调封装内包含了某种系统的功能。3D封装仅强调在芯片正方向上的多芯片堆叠,如今3D封装已从芯片堆叠发展占封装堆叠,扩大了3D封装的内涵。(1)手机是加速开发3D封装的主动力,手机已从低端(通话和收发短消息)向高端(可拍照、电视、广播、MP3、彩屏、和弦振声、蓝牙和游戏等)发展,并要求手机体积小,重量轻且功能多。为此,高端手机用芯片必须具有强大的内存容量。2005年要求256Mb代码存储,1Gb数据存储;2006年要求1Gb代码存储,2Gb数据存储,于是诞生了芯片堆叠的封装(SDP),如多芯片封装(MCP)和堆叠芯片尺寸封装(SCSP)等;[1](2)在2D封装中需要大量长程互连,导致电路RC延迟的增加。为了提高信号传输速度,必须降低RC延迟。可用3D封装的短程垂直互连来替代2D封装的长程互连;(3)铜互连、低k介质层和CMP已成为当今CMOS技术中的一项标准工艺。随着芯片特征尺寸步入纳米尺度,对低k介质层要求越来越高,希望采用纯低k(k<2.8)介质层。然而事与愿违,ITRS曾三次(三个节点)延期向低k介质层的切换。2003年底在Sematech联盟主办的一次研讨会上,与会者认为,为改良IC互连面进行的低k材料研究有可能接近某种实际极限,未来应更多注重改进设计及制造低k介质层的能力,这表明实施SoC的难度。这就是开发3D封装的三条理由。从此,3D封装如雨后春笋般地蓬勃发展。
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