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AI应用致复杂SoC需求暴涨,2.5D/Chiplet等先进封装技术的机遇和挑战
2024-07-16 来源: 作者:湖南酷牛存储科技有限公司 原创文章
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先进封装包括倒装焊、2.5D封装、3D封装、晶圆级封装、Chiplet等,过去几年我国先进封装产业发展迅猛。根据中国半导体协会的统计数据,2023年我国先进封装市场规模达1330亿元,2020年-2023年期间的年复合增长率高达14%。不过,目前国内先进封装市场占比仅为39.0%,与全球先进封装市场占比48.8%相比仍有较大差距,尚有较大提升空间。
    受益于AI产业大发展,目前全球先进封装产能吃紧。随着AI、自动驾驶等应用对芯片性能要求越来越高,后续全球和中国先进封装产业仍有巨大的发展空间。

Chiplet技术创新的挑战

Chiplet是先进封装重要组成部分,通常被翻译为“芯粒”或“小芯片”,凭借高性能、低功耗、高面积使用率等优势,Chiplet被认为是延续摩尔定律“经济效益”的有效手段。
    当然,作为芯片创新的革命性技术,Chiplet技术发展也面临着一些挑战,比如Chiplet在晶圆管理方面提升了连接复杂性、时间敏感性;管理多颗芯粒的规格可能给芯片良率带来一定的挑战;Chiplet在芯片制造方面的成本还需要得到优化等。
   进一步来看,要想高效利用Chiplet,离不开先进封装技术。Chiplet让芯片可分解成特定模块,按封装介质材料和封装工艺划分,Chiplet的实现方式主要包括以下几种:MCM、2.5D封装、3D封装。目前,Chiplet是“以大为美”,封装尺寸越做越大,那么一个明显的问题就是翘曲,给引线焊接带来了更大的挑战。应对翘曲,玻璃基板是一个非常好的方式,但玻璃基板依然在探索阶段。
    大尺寸封装带来的第二个问题是散热。先进封装芯片在能满足高性能计算、人工智能、功率密度增长需求的同时,散热问题也变得更加复杂。因此,解决芯片封装散热问题是一项至关重要的任务。

先进封装是当前和未来芯片产业发展的重点,是打造高性能计算芯片的主要手段。当然,无论是Chiplet,还是2.5D/3D封装,都有一些额外的挑战,比如大封装的翘曲和散热,异构集成的供电等问题。产业界依然在探索如何用更好的方式实现先进封装,这也需要制造和封装巨头起到更好的引导作用,先进封装需要标准引领。

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