（作者：安華**、張帆、塗月亭報道）。
先進封裝：高效整合，降低成本
先進封裝一般是指將不同的系統整合到同乙個封裝中，以實現更高效的系統效率的封裝技術，這是從先進晶圓製造工藝中衍生出來的乙個概念，換句話說，只要封裝技術能夠提高晶元的整體效能（包括傳輸速度、計算速度等）， 可以看作是先進的封裝。通過先進的封裝，可以相對容易地實現高密度晶元整合、體積小型化和低成本。 先進封裝在提高晶元整合度、縮短晶元間距、加快晶元間電連線、優化效能等方面發揮著更重要的作用。 它正在成為系統效能不斷提高，滿足“輕、薄、短、小”和系統整合化需求的重要保障。 摩爾定律的擴充套件受到物理限制和鉅額資金投入等多重壓力，迫切需要以不同的方式推動技術進步。 據IBS統計，達到28nm工藝節點後，如果工藝節點繼續降低，每百萬柵極電晶體的製造成本不降不降。 先進封裝介於晶圓製造（“前端”）和晶元封裝和測試（“後端”）之間，被稱為“中間端”，包括重新佈線 （RDL）、凸塊和矽通孔 （TSV） 等工藝技術，涉及類似於晶圓製造的光刻、開發、蝕刻和剝離等工藝步驟。
先進封裝下游應用場景的催化
隨著5G、物聯網、高效能計算、智慧型駕駛、AR VR等前沿技術的快速發展，對高階晶元的需求持續增長。 這些高階晶元的大量應用依賴於先進的封裝技術，在此背景下，先進封裝的增長明顯好於傳統封裝，先進封裝在整個半導體封裝測試市場中的比重將不斷上公升。 從長遠來看，隨著終端應用的不斷公升級和晶元封裝效能要求的提高，先進封裝也將在AI、HPC、資料中心、CIS、MEMS感測器等領域迎來廣闊的增量空間。
中國大陸廠商積極布局先進封裝
2024年3月，由英特爾、AMD、台積電等國際廠商牽頭的UCIE聯盟成立，定義封裝中小晶元之間的互聯互通，實現封裝層面小晶元的通用互聯和開放的小晶元生態系統。 與此同時，華為等國內領先的科技公司也在布局小晶元先進封裝技術。
先進封裝技術與產品開發相輔相成
先進封裝技術和產品設計是相輔相成的，通用技術進步推動了產品開發。 以先進封裝減小尺寸、系統整合、提高IO數量、提高散熱效能為發展主軸，可包括單晶元和多晶元、倒裝封裝和晶圓級封裝等廣泛應用，並配合互連技術（TSV、BUMP等）的技術能力進一步提高系統的整合度， 內外包裝可以組合成不同的高效能包裝產品。
先進封裝關鍵技術——凹凸（凹凸）。
凸塊工藝，也稱為凸塊工藝（翻轉第二步），是WLP（晶圓級封裝工藝）工藝中的關鍵步驟。 晶圓凸塊對於倒裝晶元或板級半導體封裝至關重要。 凸塊是一種先進的晶圓級工藝技術，在晶圓被切割成單個晶元之前，在晶圓上以整個晶圓的形式形成焊料的“凸塊”或“球”。 這些“凸塊”可以由晶圓上的共晶、無鉛、高鉛材料或銅柱組成，是將晶元和基板互連在一起以形成單個封裝的基本互連元件。 這些凸塊不僅在晶元和基板之間提供了連線路徑，而且在倒裝晶元封裝的電氣、機械和熱效能中也發揮著重要作用。
粘接方式
晶元鍵合技術在半導體製造中發揮著重要作用，在元件之間提供可靠的電氣和機械連線，使積體電路能夠與系統的其他部分進行通訊。 鍵合形式主要分為引線鍵合和凸點鍵合，鍵合時間可分為永久鍵合和臨時鍵合，從介面材料上可分為帶中間層的膠鍵合、共晶鍵合、金屬熱壓鍵合、無中間層熔接和陽極鍵合。
先進封裝的關鍵技術——重新佈線層（RDL）。
RDL（RedistributionLayer）重新佈線層起著XY平面的電氣延伸和互連的作用。 在晶元設計和製造中，IOPad一般分布在晶元的邊緣或外圍：IOPAD是晶元引腳處理模組，可以處理晶元引腳的訊號併發送到晶元引腳，並且可以將晶元內部的輸出訊號處理到晶元引腳。 這對 BondWire 工藝來說很方便，但對 Flipchip 來說更難。 因此，RDL尤為關鍵：將金屬層和相應的介電層沉積在晶圓表面並形成金屬佈線，將IO口重新排列到乙個新的、更占用空間的區域，並形成對映陣列排列。
先進封裝的關鍵技術——晶圓級封裝（扇入和扇出封裝）。
扇出封裝、扇入封裝。 扇入式封裝工藝大致描述為對整個晶圓晶元進行封裝和測試，然後將其切割成與晶元尺寸相同的單個晶元。 扇出封裝一般是指晶圓級面板級封裝（如FOWLP FOPLP）在與裸片不同的封裝面積下不需要基板的封裝。 隨著 IO 數量的增加，當晶元尺寸無法容納所有 IO 時，就會衍生出扇出封裝。 扇出封裝是基於重組技術，晶元切割後，將晶元重新嵌入重組載板（8英吋、12英吋晶圓載體或600mmx580mm等大尺寸面板）中，按照類似於扇入式封裝工藝的步驟進行封裝和測試，然後將重組載板切割成單個晶元， 而晶元外的區域是扇出區域，允許球放置在晶元區域之外。
扇入式封裝和扇出式封裝最大的區別在於RDL接線，扇入和扇出是指凸塊BUMP是否超過晶元的面積，在扇入式封裝中，RDL是向內佈線的，而在扇出式封裝中，RDL可以向內和向外佈線，因此扇出式封裝可以實現更多的IO。
5D封裝產品 - Codos
2.5DIC整合技術將邏輯計算和HBM晶元整合在矽中介層上，然後直接放置在封裝基板上，從而將邏輯計算和HBM晶元整合在一起。 TSV RDL 轉接板適用於超細間距、高 I-O、高效能和高密度半導體 IC 應用。
邏輯和 HBM 首先在矽中介層上併排鍵合，形成器件之間具有細間距和高密度互連佈線的晶圓上晶元 （COW）。 每個 HBM 都由乙個帶有微凸塊的 DRAM 和乙個帶有直通 TSV 的邏輯基座組成。 矽通孔 （TSV） 為 2適用於 5D 和 3D 高階封裝的功能。 TSV 是電氣連線路徑，是穿過矽晶圓或晶元的短垂直柱，可實現更小的封裝尺寸和更密集的互連，通過縮短電氣傳輸距離來提高電氣效能，並實現 HBM 等產品中使用的多個晶元的堆疊。 最後，在封裝基板上完成具有大凸點的TSV中介層的組裝。
3D 封裝產品 - HBM
HBM（高頻寬記憶體）是一種具有極高頻寬（資料傳輸速率）的 DRAM。 連線儲存器和處理器並交換訊號的輸入和輸出電路（IO：輸入輸出）稱為匯流排。 每秒通過該匯流排的資料訊號數稱為頻寬，頻寬值越高，資料處理速度越快。 頻寬由一條訊號線的傳輸速度x匯流排數量決定。
HBM 能夠實現高傳輸速度和大量匯流排，這要歸功於其高密度的 TSV（矽通孔）佈線和垂直儲存器堆疊。 與傳統的引線鍵合連線相比，它可實現更高的佈線密度和更短的佈線距離，減少訊號傳播延遲，並實現更高的工作頻率。 此外，通過使用三維結構，可以在儲存晶元下方放置和連線邏輯層，以控制儲存器操作並提高資料傳輸效率。 HBM 不存在於單個封裝中，而是存在於與主機處理器相結合的多晶元封裝中。
包裝裝置增速呈上公升趨勢，國產化率有望進一步提公升
資本支出向上+先進封裝，封裝裝置向上增長。 半導體 **隨著資本支出和先進封裝的進步，預計2024年半導體封裝裝置銷售額將下降31%至40億美元，隨後2024年封裝裝置銷售額將下降24%，至2024年的60億美元。 包裝裝置的國產化率有待進一步提高，先進封裝是一大機遇。 據中國國際招標網統計，封裝檢測裝置整體國產化率不超過5%，低於工藝裝置整體10%-15%的國產化率。 隨著先進封裝的不斷推進，將帶動封裝過程中原有包裝裝置和新型前端裝置的國產化。
新增中前端裝置——光刻機
在先進封裝中，光刻機主要應用於：倒裝晶元（FC）凸塊製造、再分布層（RDL）。5D 3D 封裝中的 TSV、Copperpillar 等。 與用於器件成型的前端製造不同，它主要用於先進封裝中的金屬電極接觸。 此外，光刻機基本上用於先進封裝和濕法加工的濕法工藝。 TSV穿孔實現堆疊晶元之間的垂直互連，鑽孔需要光刻和蝕刻的配合在倒裝BUMP上，凸塊鍍在晶元上的特定位置，還需要光刻來擊中凸塊球的位置在RDL圖形傳輸和重新連線中，圖案通過十字線，然後光刻機將圖案打孔到晶元表面。
原有後端裝置——貼片機
貼片機，又稱貼片機，是封測模貼過程中最關鍵、最核心的裝置。 從切割的晶圓上抓取晶元，放置在與基板對應的模旗上，用銀膠（環氧樹脂）將晶元粘合到基板上。 貼片機可以高速、高精度地貼裝元件，實現定位、對位、翻轉貼裝、連續貼裝等關鍵步驟。
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