TA的每日心情 | 奋斗
2020-9-8 15:12 |
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先 进 封 装 技 术 " h+ h. `4 d f; d/ P4 i4 C
InFO（Integrated Fan-Out）
- T+ }* F n c* `3 [/ D* g& @CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）
4 B4 ~* b& b+ S* AHBM（High-Bandwidth Memory）
: R; j* L& J3 j" I! pHMC（Hybrid Memory Cube）) w3 ~0 W# R+ b% W
Wide-IO（Wide Input Output）0 H( @6 y V$ f4 a3 r
SiP（System in Package）
/ N9 Z- X O& `5 d 人 工 智 能 . Y. t2 e# ]1 W, N/ G9 l' r) t
AI（Artificial intelligence）人工智能4 ^2 h$ s' q, E4 `0 f& o
, _7 K' s5 ]1 `& e3 c5 b InFO（Integrated Fan Out）
( ^9 g' _; R# r) D, k7 f首先，我们来了解一下InFO（Integrated Fan-Out），集成扇出型封装，说到InFO，我们先要了解一下FOWLP。
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晶圆级封装WLP（Wafer Level Package）主要分为Fan-In和Fan-Out两种。传统的WLP封装多采用Fan-In型态，应用于低接脚（Pin）数的 IC。当芯片面积缩小的同时，芯片面积内可容纳的引脚数减少，因此变化衍生出Fan-Out WLP 封装形态，实现在芯片面积范围外充分利用RDL做连接，以此获取更多的引脚数。3 N. P& _! ?0 F' l' Y
3 R. d2 x2 l |FOWLP（Fan-Out Wafer Level Package）中文全称为扇出型晶圆级封装，和Fan-In对应，采取在 Die Pad上直接向外拉线出来的方式，成本相对便宜；另外，封装尺寸比较小，比较薄都是其优势。但在大尺寸封装中（例如超过 30mm *30mm），蠕变疲劳和焊接缝的问题比较明显。FOWLP可以让多种不同裸芯片，做成像WLP制程一样埋进去，等于减一层封装，如果放置多层裸芯片，等于省了多层封装，有助于降低封装成本。下图为FOWLP工艺流程简图。
! p2 t8 U% d8 W. a7 K$ A# ?4 y8 PFOWLP由于无需使用载板材料，因此可节省近30%封装成本，且封装厚度也更加轻薄，有助于提升产品竞争力。2 W9 H7 Z: H/ f# g
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InFO（Integrated Fan-Out）是台积电首先开发出来的先进封装技术，是在FOWLP工艺上的集成，可以理解为多个芯片Fan-Out工艺的集成，而FOWLP则偏重于Fan-Out封装工艺本身。
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InFO给予了多个芯片集成封装的空间，可用于射频和无线芯片的封装，应用处理器和基带芯片封装，图形处理器和网络等应用的芯片封装。" b" u& s" x7 a; P z8 W
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早年，苹果 iPhone 处理器一直是三星来生产。 但台积电却从 苹果A11 开始，接连独拿两代 iPhone 处理器订单，关键之一，就在于台积电全新封装技术 InFO，能让芯片与芯片之间直接链接，减少厚度，腾出宝贵的空间给电池或其它零件使用。
) y/ g6 n7 w. w& }2 Z2 Z苹果从 iPhone 7 就开始InFO封装，现在继续在用，iPhone 8、iPhone X， 包括以后其它品牌的手机也会开始普遍使用这个技术。
9 m6 R* e: O6 Z6 T" r- N% U苹果和台积电的加入改变了Fan-Out技术的应用状况，将使市场开始逐渐接受并普遍应用Fan-Out封装（InFO）技术。
" P$ g1 z, E, l8 B* L _ CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）9 K" \4 _& J1 r! K, d4 A! P- r
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CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）和InFO（Integrated Fan-Out）均是台积电推出的 2.5D封装技术，都可称为晶圆级封装。CoWoS是把芯片封装到硅转接板上，并使用硅转接板上的高密度走线进行互联，然后再安装在基板上。
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( _1 s) B1 J- V- ]3 m: }" xCoWoS封装有硅转接板Silicon Interposer，而InFO则没有。CoWoS针对高端市场，连线数量和封装尺寸都比较大。InFO针对性价比市场，封装尺寸较小，连线数量也比较少。; l& {0 I$ @% S( @
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下图为InFO和CoWoS技术的比较。- m5 h, `. ^, N! i
HBM（High-Bandwidth Memory）
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- f" Y4 f4 M$ S4 ~- a' J+ X7 w. eHBM（High-Bandwidth Memory ）高带宽内存，主要针对显卡市场。HBM使用3DIC技术（主要是TSV技术）把多块内存芯片堆叠在一起，并使用2.5D技术把堆叠内存芯片和GPU在载板上实现互联。 I2 y& u% M8 t' J3 j n
2 ]9 W t/ j8 u. u2 K+ IAMD，NVIDIA和海力士主推的HBM标准，AMD首先在其旗舰显卡首先使用HBM标准，显存带宽可达512 GBps，Nvidia也紧追其后，使用HBM标准实现1TBps的显存带宽。
3 C% q1 C1 j& d0 p" I HMC（Hybrid Memory Cube）
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5 I% t u* Y- v2 JHMC（Hybrid Memory Cube）标准由美光主推，目标市场是高端服务器市场，尤其是针对多处理器架构。HMC使用堆叠的DRAM芯片实现更大的内存带宽。另外HMC通过3DIC异质集成技术把内存控制器（memory controller）集成到DRAM堆叠封装里。( g& ]6 Y0 [8 x( y7 v
7 ?; T* n& t% {2 B( Z3 I* {以往内存控制器都做在处理器里，所以在高端服务器里，当需要使用大量内存模块时，内存控制器的设计非常复杂。现在把内存控制器集成到内存模块内，则内存控制器的设计就大大地简化了。此外，HMC使用高速串行接口（SerDes）来实现高速接口，适合处理器和内存距离较远的情况。, Q7 {: T+ R, O- A
Wide-IO
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; p: _( y8 ?/ ^% BWide-IO技术由三星主推，目前已经到了第二代，可以实现最多512bit的内存接口位宽，内存接口操作频率最高可达1GHz，总的内存带宽可达68GBps，是最先进的DDR4接口带宽（34GBps）的两倍。 D: y% ?2 P# `1 E8 f7 j
Wide-IO在内存接口操作频率并不高，其主要目标市场是要求低功耗的移动设备。
0 M' r2 z2 _8 C8 x( y SiP（System in Package）
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SiP（System In a Package）系统级封装，是将多种功能的芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。8 @9 y( G5 N* }" a
SiP将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装，从而形成一个系统或者子系统。
, J+ J, w6 Y8 F# c; ~+ A0 |( D先进封装技术有两大发展方向，一种是晶圆级芯片封装(WLP），在更小的封装面积下容纳更多的引脚数；一种是系统级芯片封装（SiP），该封装整合多种功能芯片于一体，可压缩模块体积，提升芯片系统整体功能性、性能和灵活性。6 x# p* X/ `' X7 U
广义来讲，SiP属于先进封装。但通常来说，先进封装更强调工艺实现，InFO，CoWoS，HBM，HMC，Wide-IO都属于先进封装技术，而SiP则更强调系统实现，只要是在一个封装中封装了多颗芯片并实现了系统的功能，则可称之为SiP。所以，SiP的含义更为广泛一些( k+ O/ }/ V: b" a" T8 d
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发表于 2020-8-25 10:48
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