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写给小白的芯片封装入门科普

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-05-23 11:10

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球栅阵列) 封装 开始出现,并成为主流。
BGA仍属于传统封装。它的接脚位于芯片下方,数量庞大,非常适合需要大量接点的芯片。而且,相比DIP,BGA的体积更为紧凑,非常适合需要小型化设备。
BGA封装
BGA封装内部
和BGA有些类似的,还有LGA(平面网格阵列封装 )和PGA( 插针网格阵列封装)。大家应该注意到了,我们最熟悉的CPU,就是这三种封装。

  • 先进封装
20世纪末,芯片级封装( CSP)、晶圆级封装(WLP)、 倒装封装 (Flip Chip )开始慢慢崛起。 传统封装开始向先进封装演变。
相比于BGA这样的封装, 芯片级封装( CSP) 强调的是尺寸的 更小型化 (封装面积不超过芯片面积的1.2倍)。
封装的层级(来自 Skhynix)
晶圆级封装是芯片级封装的一种,封装的尺寸接近裸芯片大小。
下期我们讲具体工艺的时候,会提到封装包括了一个切割工艺。 传统封装,是先切割晶圆,再封装。而晶圆级封装, 是先封装,再切割晶圆 ,流程不一样。
晶圆级封装
倒装封装 (Flip Chip 的发明时间很早。1960年代的时候,IBM就发明了这个技术。但是直到1990年代,这个技术才开始普及。
采用倒装封装,就是不再用金属线进行连接,而是把晶圆直接反过来,通过晶圆上的凸点( Bump),与基板进行电气连接。
和传统金属线方式相比,倒装封装的I/O(输入/输出)通道数更多,互连长度缩短,电性能更好。另外,在散热和封装尺寸方面,倒装封装也有优势。
先进封装的出现,迎合了当时时代发展的需求。
它采用先进的设计和工艺,对芯片进行封装级重构,带来了更多的引脚数量、更小的体积、更高的系统集成度, 能够大幅提升系统的性能。
进入21世纪后,随着移动通信和互联网革命的进一步爆发,促进芯片封装进一步朝着高性能、 小型化、低成本、高可靠性等方向发展。先进封装技术开始进入高速发展的阶段。
这一时期,芯片内部布局开始 从二维向三维空间发展(将多个晶粒塞在一起) ,陆续出现了 2.5D/3D封装、 硅通孔(TSV)、重布线层(RDL)、扇入(Fan-In)/扇出(Fan-Out)型晶圆级封装、系统级封装(SiP)等先进技术。

当芯片制程发展逐渐触及摩尔定律的底线时,这些先进的封装技术,就成了延续摩尔定律的“救命稻草”。


先进封装的关键技术

  • 2.5D/3D封装
2.5D和3D封装,都是对 芯片进行堆叠封装。
2.5D封装技术,可以将两种或更多类型的芯片放入单个封装,同时让信号横向传送 ,这样可以提升封装的尺寸和性能。
最广泛使用的2.5D封装方法,是通过硅中介层( Interposer)将内存和逻辑芯片(GPU或CPU等)放入单个封装。
2.5D封装需要用到硅通孔(TSV )、重布线层(RDL )、微型凸块等核心技术。






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