|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
首先，先进封装是一个相对的概念，今天的先进封装在未来可能成为传统封装。
$ `" F: L- r* t. \1 P& i- g# Q+ x9 E2 z( T4 w
今天，先进封装通常是指Fan-In，Fan-Out，2.5D，3D 四大类封装形式，展开以后种类就比较多了，大约有几十种，可分为基于XY平面延伸的先进封装技术和基于Z轴延伸的先进封装技术，详细可参看：“先进封装”一文打尽5 |7 c5 m7 m* q' N* I
/ t; I+ G. [' W3 S/ a
在前面的文章中，我们提到了SiP的三个新特点，因为先进封装和SiP的高度重合性，这篇文章里，我们从先进封装的角度重新解读一下这具有重大意义的“三个新特点”。
9 \# a3 e% _( s, ]- x! L0 t# h8 C% T2 }4 ` I; c' R& }
传 统 封 装
s) h7 J' S& c9 n8 i1 H- Q( o. k$ ^# U( p0 }% P4 Z$ W
1947年，随着晶体管的发明，人类迎接信息时代的到来，电子封装也同时出现了，在主角耀眼的光环下，配角只能默然无声。
' N6 Y) z9 G7 y& K
$ o1 V' q& d& S( n5 ^2 f晶体管的发明举世瞩目，并于9年后获得1956年诺贝尔物理学奖，而电子封装是谁发明的至今都难以追溯！
8 s; l6 a% E `' e R5 y& R# k3 U8 O- A }9 t7 f- c+ K2 w3 H! R; N
传统封装的功能主要有三点：芯片保护、尺度放大、电气连接，并且在长达70多年的时间里始终充当配角，默默地为芯片服务。
n! k# T* M7 t; w) |0 S. J2 [
/ M, W1 y M( f( V芯片保护 Chip protection ! T1 ~+ q( T9 O, h
因为芯片本身比较脆弱，没有封装的保护，很容易损坏，连细小的灰尘和水汽都会破坏它们的功能，因此需要封装进行保护。
7 Y) q: P$ ]2 {/ u/ R- P$ w
) {4 H" Y7 X! q6 v尺度放大 Scale Expansion _" u' k& j# U+ c
% s5 B& n. R$ x" d7 P! \% S
因为芯片本身都很小，其内部的连接更加微小，通过封装后进行尺度放大，便于后续PCB板级系统使用。
$ K. R; G3 Y4 W) H1 m4 L B2 b6 \0 v) t: X8 k+ e3 k" u9 ]1 S
电气连接 Electric Connection 4 y" y0 i) _8 P% h6 Z+ K1 s/ @( X# R
- q9 e$ b" r$ a5 n. k: }无论芯片内部多么复杂和精密，总是需要和外界进行通讯的，通过封装，芯片和外界电气连接，进行信息交换。
% c! B0 `7 @1 u, @
5 a1 y' i X) ~# S从1947年诞生至今，电子封装对整个电子系统的发展起了重要且不可或缺的作用，虽然一直在幕后充当配角，但始终持志不渝地陪伴着芯片，支撑着芯片，保护着芯片，一起见证着摩尔定律所带来的伟大时代！" ~7 P) @/ U: d
9 X' i* X( T* o* O2 e( F: T今天，为什么当了几十年配角的电子封装会从幕后走向台前，成为业界瞩目的焦点？2 L+ `3 L8 ?; w1 C" n& u8 u0 _
! J4 s/ c/ V7 A/ ?+ t. r% p
从下面的文字中，你或许能找到最终的答案。9 Z9 Y: U, q) _" i" Q% z. G
3 s) P7 p! Z/ f+ E+ I$ J! ?
先 进 封 装 $ ?# [. R: H8 k- [& p7 M
电子产品之所以能为人类服务，并不在于其采用多么先进的工艺，而在于其功能(Function) 是否满足人们的需要，因此，能否影响设备的功能则是判断其重要性的关键依据。# ^ A/ p2 e; w2 _
在传统封装时代，由于上面提到的传统封装的三个功能特点，封装本身并不会使芯片的功能产生任何变化。然而，到了先进封装和SiP时代，这种情况发生了重大的改变！% W9 c5 q! n9 O- l2 x
6 N* H& V7 ? v4 }+ s9 |什么样的重大改变呢？我们就需要了解先进封装的三个新特点。! e7 C# b6 s3 T- ] W: I8 f
. _# Y% W/ U$ s- s$ s提升功能密度 (Increase Function Density)
9 [8 ^8 c; {, i! v
! h1 ]' q/ ~% r* X3 O( W+ S功能密度是指单位体积内包含的功能单位的数量，从SiP到先进封装，最鲜明的特点就是系统功能密度的提升。（关于功能密度的详细解释，可参考电子工业出版社新书《基于SiP技术的微系统》第1章的内容）& \: L% G. r( v3 Z
R" W! b, K" U, J- R
通过下图，我们就能直观地理解功能密度的含义，下图为应用在航天器中的大容量存储器，左侧为进口的传统存储器，右侧为国内新研发的存储器，实现完全相同的功能，新存储器的体积只有传统存储器的1/4，因此，其功能密度为传统存储器的4倍。（关于新存储器的研发流程，可参考新书《基于SiP技术的微系统》第22章的内容）3 k9 l( p1 G, r
8 j8 C. n3 H" Z: L# A' _( h功能密度（Function Density)，是一个相对宽泛的概念，在存储器中，可理解为存储密度，并且在其他类型器件中，也同样适用。
! _8 V! p# Q) X" \$ W: |
1 o1 I! [5 W- p" K& X. J9 I @缩短互联长度 (Shorten Interconnection Length)
3 T6 {0 r4 {8 z& I" n
3 J+ V7 k) c! ^# h在传统封装中，芯片之间的互联需要跨过封装外壳和引脚，常常会达到数十毫米甚至更长，如此长的互联会造成较大的延迟，严重影响系统的性能，并且将过多的功耗消耗在了传输路径上。
$ X( f; Q$ Q' ~( [5 A7 ?5 e先进封装将芯片之间的电气互联长度从毫米级（mm）缩短到了微米级（um）。互联长度的缩短，带来的好处就是性能提升，功耗降低。
% ^& \" L0 X- i9 I# L. y. K% I+ `6 j! S# F
这一点，通过HMB和DDRx的比较大家就能看得很明白。和DDR5相比，HBM性能提升超过了3倍，但功耗却降低了50%。5 z8 K. |; a Q- V F+ n- R: J
4 B \' c0 `) W. a' @: Z. h
6 K D- L }" X/ A进行系统重构 (Execute System Restruction)
( q- {3 N- O9 o* m, n: A. {3 ]重点来了，系统重构才是先进封装从幕后走向台前的重要推手。2 j/ D& V' Y/ X( l- \* W( Q
系统重构只发生在系统的多个元素之间。只要是多个芯片，并且之间进行了互联，就会产生功能的改变，我们称之为系统重构。
* o L9 z, C6 s8 N6 n. o传统封装时代，电子系统的构建多是在芯片级（SoC）或者是在板级（PCB）进行，先进封装时代，在一个封装内构建系统并进行优化，我们称之为封装级系统重构，Chiplet技术、异构集成技术就是封装级系统重构的典型代表。2 |& E0 {, t$ z5 m7 g
2 H& p& n" J' a
总 结
7 ^# Z; @9 E" K# x先进封装属于电子封装，因此传统封装的三个功能先进封装也都具备，此外，相对于传统封装，先进封装又增加了三个新的特点：提升功能密度，缩短互联长度，进行系统重构。( }1 v, ]& H& E* g* |2 o
这三个新特点给先进封装带来的优势就是：提升系统性能，降低整体功耗！" l4 M9 ~$ r5 F) p3 \
当今，先进封装已经成为的行业热点，芯片大佬们如TSMC、SAMSUNG、Intel、AMD纷纷入局，推出自己的先进封装技术，面对此情此景，传统的封测厂OSAT会不会有些瑟瑟发抖呢？
5 {* }0 V3 X+ K' g8 c4 C; L# v6 e% Z. U6 z. w) ]7 h
有一句网络流行语：“走自己的路，让别人无路可走！” 今天我们拿来改造一下：“当别人无路可走的时候，建议他们走这条路！”
4 U$ G1 b" a% I+ M+ d
5 [5 H7 v7 ]( o' T) W& n虽然时代的发展还远没到这一步，但从目前来看，随着芯片上集成和PCB上集成的路越走越窄的时候，封装内集成（先进封装和SiP）这条路目前显得更宽一些而已！
# c/ {$ I; q& A
" Q6 k/ w5 P4 [0 g2 O当主角的光环已经逐渐暗淡，是不是该配角上场了？是的，当主角的光环渐渐褪尽，配角有一天也会成为主角！" _3 U, y8 D& h& M" j
6 c2 H; X! a9 y+ e( V
6 b( i$ c9 y1 M( } |
|
/1 
发表于 2021-6-17 10:02
收藏
淘帖
支持！
反对！
发表于 2021-6-17 14:34