三维封装与系统封装

三维封装技术创新发展（2020年版）先进封测环节将扮演越来越重要的角色。

如何把环环相扣的芯片技术链系统整合到一起，才是未来发展的重心。

有了先进封装技术，与芯片设计和制造紧密配合，半导体世界将会开创一片新天地。

从半导体发展趋势和微电子产品系统层面来看，先进封测环节将扮演越来越重要的角色。

如何把环环相扣的芯片技术链系统整合到一起，才是未来发展的重心。

有了先进封装技术，与芯片设计和制造紧密配合，半导体世界将会开创一片新天地。

现在需要让跑龙套三十年的封装技术走到舞台中央。

日前，厦门大学特聘教授、云天半导体创始人于大全博士在直播节目中指出，随着摩尔定律发展趋缓，通过先进封装技术来满足系统微型化、多功能化成为集成电路产业发展的新的引擎。

在人工智能、自动驾驶、5G网络、物联网等新兴产业的加持下，使得三维（3D）集成先进封装的需求越来越强烈，发展迅猛。

一、先进封装发展背景封装技术伴随集成电路发明应运而生，主要功能是完成电源分配、信号分配、散热和保护。

伴随着芯片技术的发展，封装技术不断革新。

封装互连密度不断提高，封装厚度不断减小，三维封装、系统封装手段不断演进。

随着集成电路应用多元化，智能手机、物联网、汽车电子、高性能计算、5G、人工智能等新兴领域对先进封装提出更高要求，封装技术发展迅速，创新技术不断出现。

于大全博士在分享中也指出，之前由于集成电路技术按照摩尔定律飞速发展，封装技术跟随发展。

高性能芯片需要高性能封装技术。

进入2010年后，中道封装技术出现，例如晶圆级封装（WLP，Wafer Level Package）、硅通孔技术（TSV，Through Silicon Via）、2.5D Interposer、3DIC、Fan-Out 等技术的产业化，极大地提升了先进封装技术水平。

当前，随着摩尔定律趋缓，封装技术重要性凸显，成为电子产品小型化、多功能化、降低功耗，提高带宽的重要手段。

先进封装向着系统集成、高速、高频、三维方向发展。

集成电路的片上系统集成与设计技术手段集成电路（IC）是现代电子设备的核心组成部分，它通过将大量的微小电子元件，如晶体管、电阻、电容等，集成在一块小的硅片上，实现了复杂的功能。

随着科技的快速发展，集成电路的功能越来越强大，片上系统（System-on-Chip, SoC）的概念应运而生。

片上系统集成与设计技术手段成为集成电路领域的重要研究方向。

1. 片上系统集成片上系统集成是指将整个系统或多个系统集成在一块集成电路芯片上，从而实现各种功能。

这种集成方式可以大大缩小系统的体积，降低功耗，提高性能和可靠性。

SoC的集成度可以从简单的微处理器核心和几块模拟电路，到复杂的包含多个处理器核心、图形处理单元、数字信号处理器、存储器、接口等全功能系统。

2. 设计技术手段为了实现高集成度的片上系统，设计人员需要采用多种先进的设计技术手段：2.1 硬件描述语言（HDL）硬件描述语言是用于描述电子系统结构和行为的语言，如Verilog和VHDL。

通过使用HDL，设计人员可以在抽象层次上描述整个系统，而无需关心底层电路的具体实现。

这使得设计人员能够更加专注于系统的功能和性能，提高设计效率。

2.2 库和IP核心在片上系统集成过程中，利用已有的库和IP（Intellectual Property）核心可以大大缩短设计周期。

库提供了常用的模块，如乘法器、加法器等；IP核心则是预先设计好的模块，如处理器核心、DSP核心等。

通过复用这些模块和核心，设计人员可以快速构建复杂的片上系统。

2.3 综合和布局规划综合是将HDL描述转换为底层电路的过程。

在这个过程中，综合工具会考虑电路的性能、面积和功耗等因素，自动选择合适的电路实现。

布局规划则是确定电路在芯片上的位置和连接关系，其目标是优化电路的性能和功耗，同时满足面积和制造要求。

2.4 仿真和验证在设计过程中，需要进行多次仿真和验证，以确保设计的正确性和可靠性。

仿真是在软件层面上模拟电路的行为，验证则是通过测试芯片来验证电路的功能和性能。

新型封装技术是指在集成电路和电子元器件封装领域不断发展的新技术和方法。

以下是一些目前正在发展和应用的新型封装技术：
1.三维封装（3D Packaging）：将多个芯片垂直堆叠或层叠，以提高封装密度和性能。

2.超薄封装（Ultra-Thin Packaging）：采用非常薄的封装材料和技术，以减小封装尺寸和
重量，并提高电路性能。

3.系统级封装（System-in-Package，SiP）：将多个功能模块（如处理器、存储器、传感器
等）集成到一个封装中，实现高度集成和功能密度。

4.柔性封装（Flexible Packaging）：使用柔性基材（如聚酰亚胺薄膜）作为封装材料，在
弯曲或可扩展的电子设备中应用。

5.光纤封装（Optical Packaging）：用于光通信和光学器件的封装技术，实现高速光信号
的传输和处理。

6.生物电子封装（Bioelectronic Packaging）：将生物传感器、生物芯片等生物电子器件封
装，用于医疗、生物分析等应用。

7.基于增材制造的封装（Additive Manufacturing Packaging）：利用3D打印等增材制造技
术，实现个性化和定制化的封装解决方案。

这些新型封装技术的发展，旨在满足现代电子设备对更小、更轻、更高性能和更可靠的需求。

它们为电子行业带来了更多的创新和发展机会，并推动了智能手机、物联网、人工智能等领域的快速发展。

《三维芯片集成与封装技术》阅读札记一、三维芯片集成技术概述随着科技的飞速发展，集成电路的集成度不断提高，传统的二维芯片集成技术已逐渐无法满足日益增长的性能需求。

在这样的背景下，三维芯片集成技术应运而生，成为了集成电路领域的重要发展方向。

三维芯片集成技术是一种将多个芯片或芯片层堆叠在一起，形成一个三维结构以实现更高的集成度和更强功能的集成技术。

相比于传统的二维芯片集成，三维芯片集成技术在提高芯片性能的同时，还能够缩小整体系统体积，提高系统整体性能，为电子设备带来更大的发展潜力和空间。

随着工艺技术的不断进步，三维芯片集成技术已经成为解决半导体产业发展瓶颈的关键技术之一。

三维芯片集成技术的核心在于如何实现多个芯片的精准堆叠和高效连接。

这其中涉及到的关键技术包括：芯片间互连技术、三维封装技术、多层布线技术等。

这些技术的成熟度直接影响到三维芯片集成技术的推广和应用。

业界正通过不断的研发和创新，努力攻克这些技术难题，以期实现更高层次的三维芯片集成。

三维芯片集成技术的应用领域十分广泛，在人工智能、大数据处理、云计算等前沿科技领域，三维芯片集成技术发挥着举足轻重的作用。

随着技术的不断成熟和进步，未来在智能家居、自动驾驶汽车、医疗电子等领域也将得到广泛应用。

这种技术在未来将能够大幅提高各类电子设备的性能和效率，推动产业的技术升级和变革。

三维芯片集成技术是集成电路领域的重要发展方向，其在提高集成度、增强功能的同时，还将带动整个电子产业的发展和进步。

对于相关从业人员和研究人员来说，深入研究三维芯片集成技术具有重要的理论和实践意义。

1. 三维芯片集成技术的定义与发展历程三维芯片集成技术是一种先进的半导体制造技术，通过将多个芯片在垂直方向上堆叠并进行连接，实现更高的集成密度和更强大的性能。

该技术通过先进的微纳制造技术，将不同功能的芯片单元无缝连接在一起，形成具有多层结构和复杂互联的三维集成电路。

通过这种技术，我们能够显著提高芯片的运算速度、降低成本、减少能源消耗，为新一代电子设备提供更加强大的性能支持。

先进封装名词先进封装（Advanced Packaging）是一种半导体封装技术，用于将芯片或集成电路（IC）封装在一个外壳中，以提供保护、连接和散热等功能。

它是半导体制造过程中的关键环节之一，对于提高芯片性能、降低成本和实现小型化至关重要。

先进封装技术的发展是为了满足不断增长的芯片集成度和性能要求。

随着半导体工艺技术的演进，芯片的尺寸越来越小，引脚数量越来越多，同时对功耗、速度和可靠性的要求也越来越高。

传统的封装技术已经难以满足这些需求，因此需要采用更先进的封装技术。

先进封装技术包括以下几种主要类型：1. 系统级封装（System-in-Package，SiP）：将多个芯片和其他组件集成在一个封装中，形成一个完整的系统。

这种封装方式可以减小尺寸、降低功耗并提高系统性能。

2. 晶圆级封装（Wafer-Level Packaging）：在晶圆制造过程中进行封装，将芯片直接封装在晶圆上，而不是在单个芯片上进行封装。

这种方法可以提高生产效率和降低成本。

3. 三维封装（3D Packaging）：采用多层堆叠技术，将芯片垂直堆叠在一起，以实现更高的集成度和性能。

这种封装方式可以减小芯片尺寸并提高信号传输速度。

4. 倒装芯片封装（Flip-Chip Packaging）：将芯片的有源面朝下，通过焊点直接连接到封装基板上。

这种封装方式可以提供更好的散热性能和更短的电路路径。

先进封装技术的发展推动了半导体行业的进步，使得芯片在更小的尺寸、更高的性能和更低的成本下实现更复杂的功能。

它对于手机、平板电脑、计算机、通信设备等各种电子产品的发展至关重要。

随着技术的不断创新，先进封装将继续在半导体领域发挥重要作用。

微电子封装技术的发展趋势研究随着电子产品轻、雹短、小的发展趋势和微电子技术的不断更新, 微电子封装技术以其高密度和高性能的特点正逐渐进入超高速发展时期, 已成为当前电子封装技术的主流。

当下，微电子工业迅速发展，微电子产品已经涉及到我们生活中的方方面面，信息行业、通讯行业、能源行业等都离不开微电子技术，而在微电子技术中，微电子封装技术是微电子技术中的核心。

一、微电子封装技术种类目前，占市场主流的新型微电子封装技术，主要包括焊球阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、原片级封装（WLP）、三位封装（3D）和系统封装（SIP）等项技术。

1、焊球阵列封装（BGA）。

BGA 是上世纪90 年代开始发展的新型微电子封装技术，此技术展现了以下几点优势。

一是电性能优越，BGA 采用的是焊球，摒弃了传统的引线，引出路径短，这样可以减少延迟。

二是封装的密度更加高。

焊球的方式是在整个平面进行排列，在面积同等的情况下，引脚数量会更加多。

例如边长为31mm 的BGA，当焊球节距为1mm时有900 只引脚。

三是安装可靠，安装可靠主要体现在BGA 的节距设置上，通常情况下，BGA 的节距设置为1.4mm、1.37mm。

2、芯片尺寸封装（CSP）。

CSP 的发展历史和BGA 相同，是同一个时期的产生技术，两者在技术本质上区别不大，美国著名科学家指出，当焊球节间距在lmm 以上可视为BGA，在lmm 以下可视为CSP。

CSP 也有着自身突出的优点：一是芯片的尺寸更加小，实现超小型封装。

二是电热性能优良，密度高，三是安装便捷灵活，方便安装与更换。

随着CSP 技术的不断成熟，CSP 也出现了一系列种类。

3、3D 封装。

3D 封装技术在种类上可以分为三大类。

一是埋置型3D封装，其结构是在基板的内部或者布线的夹层中埋置器件，在最上层再贴装SMC 和SMD，这种结构可以实现立体封装。

二是有源基板型3D 封装，就是在源基板上进行多层次的布线，然后在最上层贴装SMC 和SMD，这种结构也可以构成立体封装。