浅谈存储器芯片封装技术之挑战

Zjianeng

存储器想必大家已经非常熟悉了，大到物联网服务器终端，小到我们日常应用的手机、电脑等电子设备，都离不开它。作为计算机的“记忆”装置，其主要功能是存放程序和数据。一般来说，存储器可分为两类：易失性存储器和非易失性存储器。其中，“易失性存储器”是指断电以后，内存信息流失的存储器，例如 DRAM（动态随机存取存储器），包括电脑中的内存条。而“非失性存储器”是指断电之后，内存信息仍然存在的存储器，主要有 NOR Flash 和 NAND Flash 两种。
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  h, l' n% A' V6 D6 ]+ J, A存储器的发展趋势
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存储器作为电子元器件的重要组成部分，在半导体产品中占有很大比例。根据 IC Insights 统计，即使全球市场持续受到 COVID-19 的影响，存储产品的年增长率仍将突破 12%，达到 124.1B$，并且在数据中心和云服务器应用上发展巨大。根据其预测，在不久的将来，存储的需求将保持 10.8% 的增长率，同时均价也将以 7.3% 的年增长率逐年上升，将成为芯片行业最大增长点之一。
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$ R+ W, R1 x- i. A, V0 X) f虽然，大众普遍对于存储器已有初步认知，但对于其制造流程还是不甚了解。根据产业链划分，存储器制造流程的核心环节主要包括四个部分，即 IC 设计、芯片制造、芯片封装、成品测试。其中芯片封装与成品测试属于芯片制造的最后环节，也是决定着产品是否成功的关键步骤。长电科技具备核心封测技术和自 2004 年以来的大量生产经验，能有效把控存储封装良品率，助力存储产品迅速发展。
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目前全球存储器封装技术几经变迁，封装工艺逐渐由双列直插的通孔插装型转向表面贴装的封装形式，其中先进的封装技术是发展主流，包括晶圆级封装（WLP）、三维封装（3DP）和系统级封装（SiP）等。存储器和终端厂商在成本允许的条件下，采用先进封装技术能够提升存储性能，以适应新一代高频、高速、大容量存储芯片的需求。
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长电解决方案迎击挑战

- D) O; G* w8 j+ z% P存储器的封装工艺制程主要分为圆片超薄磨划、堆叠装片、打线、后段封装几个环节。其中，“圆片磨划”是存储技术的 3 大关键之一，其主要目的是硅片减薄和切割分离。这对于存储封装的轻量化、小型化发展十分重要，然而更薄的芯片需要更高级别的工艺能力和控制，这使得许多封装厂商面临着巨大的挑战。

) M4 Y' f$ r! k$ u7 [  i翘曲和碎屑
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+ W; r# E# Z. t1 E随着芯片的厚度越薄，芯片强度越脆，传统的磨划工艺很容易产生芯片裂纹，这是由于传统机械切割会在芯片中产生应力，这将会导致芯片产生一些损伤，如侧崩、芯片碎裂等，而减薄后的圆片，厚度越小，其翘曲度越大，极易造成圆片破裂。

8 O4 k, K, u3 W9 Q: O4 i在此环节，长电科技摒弃了对芯片厚度有局限性的传统磨划工艺，根据金属层厚度与圆片厚度的不同，分别采用 DAG（研磨后划片）、SDBG（研磨前隐形切割）、DBG（先划后磨）等不同的工艺技术。
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DBG 工艺是将原来的「背面研磨→划片」的工艺程序进行逆向操作，即：先对晶片进行半切割加工，然后通过背面研磨使晶片分割成芯片的技术。通过运用该技术，可最大限度地抑制分割芯片时产生的侧崩和碎裂，大大增强了芯片的自身强度。

1 y7 Q7 Z2 i" u# |而 SDBG 则是一种激光切割方法，与刀片切割不同，这种方法不会产生机械振动，而是在芯片内部形成变质层之后，以变质层为起点进行分割，最后通过研磨将变质层除去。因此，使用隐形切割工艺时，刀痕宽度几乎为零，这对切割道进一步狭窄化有着很大的贡献。与通常的刀片切割工艺相比，单位圆片可获取的芯片数量有望增加。
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异物

当然，除了翘曲和碎裂的问题，在芯片封装过程中，任何一颗细小的颗粒都是致命的，它很可能会导致芯片的碎裂，从而使整个产品报废。因此，在生产过程中对于洁净度控制显得尤为重要。
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针对这个问题，长电科技不仅为每台贴片机器配置 HEPA 过滤器，并且还为工作人员设置专用、密封的工具进行产品转移，以确保绝对洁净的作业环境。作为全球领先的半导体微系统集成和封装测试服务提供商，长电科技不仅在“圆片磨划”环节有良好的把控，对于整体的封装工艺都有着成熟的技术和先进的设备支持。针对超薄芯片的贴装，长电科技有着多条 SMT 产线、贴装超薄芯片夹具与先进的 molding 工艺，能够帮助客户提供最佳的封装解决方案。
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专用以及封装工具
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存储芯片完成封装工艺之后，将进入测试阶段，这个阶段主要是为了确认芯片是否能够按照设计的功能正常运作，如 DRAM 产品测试流程包括了老化测试、核心测试、速度测试、后段工艺几个步骤，只有测试合格的产品才可以进行量产和出货。
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6 j0 }' f7 s1 y: C- A& I长电科技在测试环节拥有先进的测试系统和能力，能够向客户提供全套测试平台和工程服务，包括晶圆凸点、探针、最终测试、后测试和系统级测试，以帮助客户以最低的测试成本实现最优解。目前长电科技已经和国内外存储类产品厂商之间有广泛的合作。其中，NAND 闪存以及动态随机存储产品已得到海内外客户认可，并已经量产。
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随着芯片不断向微型化发展，工艺制程开始向着更小制程推进，已经越来越逼近物理极限。在此情况下，先进的封测技术是未来存储技术的重要发展方向。长电科技作为中国封测领域的龙头企业，在先进封测领域持续突破创新，致力于为客户提供优质、全面的服务，助力存储产业发展。
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存储器制造流程的核心环节主要包括四个部分，即 IC 设计、芯片制造、芯片封装、成品测试