【導讀】隨著高性能半導體需求的不斷增加，半導體市場越來越意識到“封裝工藝”的重要性。 順應發展潮流，SK海力士為了量產基於HBM（High Bandwidth Memory
，高帶寬存儲器）dexianjinfengzhuangchanpinhekaifaxiayidaifengzhuangjishu，jinliquebaoshengchanxiantouziyuziyuan。yixiezengjingzhuanzhuyubandaoticunchuqizhizaojishudeqiyeyefenfenbujufengzhuangjishulingyu，qitouzilidushenzhichaoguozhuangongcileijishudeOSAT1（外包半導體組裝和測試）公司。這是因為，越來越多的企業深信封裝技術將會成為半導體行業及企業未來的核心競爭力。

隨著高性能半導體需求的不斷增加，半導體市場越來越意識到“封裝工藝”的重要性。 順應發展潮流，SK海力士為了量產基於HBM（High Bandwidth Memory，高帶寬存儲器）dexianjinfengzhuangchanpinhekaifaxiayidaifengzhuangjishu，jinliquebaoshengchanxiantouziyuziyuan。yixiezengjingzhuanzhuyubandaoticunchuqizhizaojishudeqiyeyefenfenbujufengzhuangjishulingyu，qitouzilidushenzhichaoguozhuangongcileijishudeOSAT1（外包半導體組裝和測試）公司。這是因為，越來越多的企業深信封裝技術將會成為半導體行業及企業未來的核心競爭力。

1 OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test, 外包半導體組裝和測試）：專門從事半導體封裝和測試業務的公司。

本文將以易於理解的語言來闡述封裝技術
，幫助公眾不再因為複雜難懂而對這項技術望而卻步。文章將探究封裝技術的意義、作用和演變過程
，並探討SK海力士封裝技術的發展曆程以及由此引發的當下對異構集成的關注。最後，本文也將介紹SK海力士的未來技術發展方向。

封裝技術的意義和作用

首(shou)先(xian)，我(wo)們(men)來(lai)看(kan)封(feng)裝(zhuang)工(gong)藝(yi)的(de)四(si)項(xiang)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)。第(di)一(yi)也(ye)是(shi)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)，保(bao)護(hu)半(ban)導(dao)體(ti)芯(xin)片(pian)免(mian)受(shou)外(wai)部(bu)衝(chong)擊(ji)或(huo)損(sun)壞(huai)。第(di)二(er)，將(jiang)外(wai)部(bu)電(dian)源(yuan)傳(chuan)輸(shu)至(zhi)芯(xin)片(pian)，以(yi)確(que)保(bao)芯(xin)片(pian)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。第(di)三(san)，為(wei)芯(xin)片(pian)提(ti)供(gong)線(xian)路(lu)連(lian)接(jie)，以(yi)便(bian)執(zhi)行(xing)信(xin)號(hao)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)操(cao)作(zuo)。第(di)四(si)，合(he)理(li)分(fen)配(pei)芯(xin)片(pian)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)
，以(yi)確(que)保(bao)其(qi)穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)。近(jin)來(lai)
，散(san)熱(re)（Heat Dissipation）或熱分配功能的重要性與日俱增。

封裝的作用如圖1所示。例如，係統所需功能範圍與CMOS2（互補金屬氧化物半導體）提供的功能範圍之間存在顯著差距，但可通過封裝技術進行彌補。同樣
，係統所需容量（Density）和CMOS提供的容量之間也存在差距，而這一問題也可借助封裝工藝加以解決，因為封裝工藝可提升密度（Density-up）從而提高CMOS的容量。換句話說，封裝技術充當著半導體器件（device）與係統之間的橋梁。因此，這種連接方法變得越來越重要。

2 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor, 互補金屬氧化物半導體）：一種集成電路設計，應用於使用半導體技術的印刷電路板（PCB）。

圖1. 存儲器封裝彌補了器件和係統之間的範圍差距

封裝技術發展的三個階段：堆疊競爭、性能競爭、整合

fengzhuangjishudefazhanlichengkeyihuafenweisangezhuyaoshiqi。guoqu，yigefengzhuangzhongzhibaohanyigeluopian。yinci
，fengzhuangcaozuobijiaojiandan
，yemeiyourenhechayihuayinsu，fengzhuangjishudefujiajiazhijiaodi。raner，daole20世紀初
，隨著向FBGA3（細間距球柵陣列）的轉變
，多芯片堆疊封裝技術開始盛行。這一時期可以被稱為“堆疊競爭時期”。由於可以將芯片相互堆疊，因此封裝形式變得更加多樣化
，還根據存儲器芯片的不同組合開發了各類衍生產品。MCP4（多芯片封裝）也出現在這一時期

，該技術可以將DRAM和NAND集成在同一封裝中。

3 FBGA（Fine-pitch Ball Grid Array, 細間距球柵陣列）：一種基於球柵陣列技術的集成電路表麵貼裝型封裝（芯片載體）形式。其觸點更薄，主要用於係統級芯片設計。

4 MCP（Multi Chip Package, 多芯片封裝）：通過在一個封裝外殼內垂直堆疊兩種或兩種以上不同類型存儲器半導體形成的產品。

第二個時期始於2010年之後，當時出現了一種利用芯片凸塊（Bump）的互連（Interconnection）方法。因此，運行速度和器件屬性裕度（Margin）發生了變化。這一時期可以稱為“性能競爭時期”，因為在2010年之前，封裝技術通常涉及金屬線連接，而凸塊的引入縮短了信號路徑（Signal Path），提高了速度。同時，采用TSV5（矽通孔）技術的堆疊方法大幅增加了I/O（輸入/輸出）數量，可連接10246 個wide I/O，jishizaididianyazhuangtaixiayekeshixiangaosuyunxing。zaixingnengjingzhengshiqi
，xinpianxingnengyijufengzhuangjishueryi，zhechengweimanzukehuyaoqiudezhongyaoyinsu。youyufengzhuangjishukenengyingxiangqiyedechengbai
，yincifengzhuangjishudejiazhichixuzengchang。

第三也是最後一個時期始於2020年，是在先前所有封裝技術的基礎上發展起來的。這一時期可以被稱為“整合時期”，xuyaojiezhujishujianggeleixinpianjichengdaotongyifengzhuangnei，haixuyaozaizhenghexitongshijiangduogebufenlianjiezhitongyimokuai。zaizheyishiqi
，fengzhuangjishubenshenyichengweiyizhongxitongjiejuefangan，keweikehutigongdingzhihuadefengzhuangjiejuefangan，laishixianxiaopiliangshengchan。congzheyidianlaishuo，fengzhuangjishujiangchengweijuedingqiyechengbaideguanjianyinsu。

5 TSV（Through-Silicon Via, 矽通孔）：一種在DRAM芯片內鑽數千個細孔並通過垂直貫通的電極將上下兩層的通孔連接在一起的互聯技術。

6 1,024：標準DRAM最多包含64個I/O
，而HBM3最多包含1024個wide I/O。

圖2. 封裝技術發展帶來的變化

SK海力士封裝技術的發展曆程

直到堆疊競爭時期

，SK海力士的封裝技術並未表現出顯著優勢
；而隨著性能競爭時期的到來，SK海力士的封裝技術開始在市場中嶄露頭角。CoC（芯片內建芯片）7技術表現尤為突出，這項技術將凸塊互聯 （Bump Interconnection）與引線鍵合（Wire Bonding）相結合，在提高運行速度和降低成本方麵實現了突破。如今，該技術已專門應用於SK海力士高密度模塊的生產和量產。SK海力士還開發了MR-MUF（批量回流模製底部填充）8技術並將其應用於HBM產品中。通過這項技術確保了HBM 10萬wan多duo個ge微wei凸tu塊kuai互hu連lian的de優you良liang質zhi量liang。此ci外wai
，該gai封feng裝zhuang技ji術shu還hai增zeng加jia了le散san熱re凸tu塊kuai的de數shu量liang
，同tong時shi由you於yu其qi采cai用yong具ju有you高gao導dao熱re性xing的de模mo製zhi底di部bu填tian充chong材cai料liao，與yu競jing爭zheng產chan品pin相xiang比bi具ju有you更geng加jia出chu色se的de散san熱re性xing能neng。這zhe項xiang技ji術shu的de應ying用yong鞏gong固gu了leSK海力士在HBM市場的地位，並使SK海力士在HBM3市場占據領先地位。

7 CoC（Chip-on-Chip, 芯片內建芯片）：是指在不使用TSV（矽通孔）技術的情況下

，以電氣方式連接兩個（或以上）die的封裝技術。

8 MR-MUF（Mass Reflow Molded Underfill, 批量回流模製底部填充）：將半導體芯片貼附在電路上
，並在堆疊芯片時使用“EMC (Epoxy Molding Compound, 液態環氧樹脂模塑料”填充芯片之間或芯片與凸塊之間間隙的工藝。截至目前，NCF技術已經用於該工藝。NCF是一種在芯片之間使用薄膜進行堆疊的方法。MR-MUF與NCF相比

，導熱率高出兩倍左右，對工藝速度和良率都有很大影響。

在如今的融合時期，SK海力士正積極發展混合鍵合（Hybrid Bonding）技術
，這種技術采用Cu-to-Cu（銅-銅）鍵合9替代焊接。此外
，SK海力士也在研究采用Fan-out RDL（扇出型重新分配層）技術10等各種封裝技術的方案。混合鍵合技術可以進一步縮小間距11，同時作為一種無間隙鍵合（Gapless Bonding）技術，在芯片堆疊時不使用焊接凸塊（Solder Bump）
，因此在封裝高度上更具優勢。此外，扇出型RDL技術適用於多個平台
，SK海力士計劃將該技術用於芯粒（Chiplet）12技術為基礎的集成封裝。線間距（Line Pitch）和多層（Multi-Layer）是扇出型技術的關鍵組成部分，SK海力士計劃到2025年將確保1微米以下或亞微米（Sub-micron）級水平的RDL技術。

9 Cu-to-Cu（Copper-to-Copper, 銅-銅）鍵合：封裝工藝的一種混合鍵合方法

，可在完全不使用凸塊的情況下將間距縮小至10微米及以下。當需要將封裝內的die相互連接時，可在此工藝中采用銅-銅直接連接的方法。

10 RDL（Redistribution Layer, 重新分配層）：集成電路上形成的額外金屬布線層
，旨在重新排列I/O焊(han)盤(pan)
，將(jiang)焊(han)盤(pan)重(zhong)塑(su)到(dao)所(suo)需(xu)位(wei)置(zhi)
，以(yi)便(bian)於(yu)在(zai)必(bi)要(yao)時(shi)操(cao)作(zuo)焊(han)盤(pan)。例(li)如(ru)
，芯(xin)片(pian)中(zhong)心(xin)的(de)凸(tu)塊(kuai)陣(zhen)列(lie)可(ke)重(zhong)新(xin)分(fen)配(pei)到(dao)靠(kao)近(jin)芯(xin)片(pian)邊(bian)緣(yuan)的(de)位(wei)置(zhi)。重(zhong)新(xin)分(fen)配(pei)焊(han)盤(pan)有(you)助(zhu)提(ti)高(gao)接(jie)觸(chu)密(mi)度(du)，並(bing)實(shi)現(xian)後(hou)續(xu)封(feng)裝(zhuang)步(bu)驟(zhou)。

11 間距：互連線之間中心到中心的最小距離

12 芯粒：該技術使用控製器或高速存儲器等將芯片分開，並將它們作為單獨晶圓進行製造，最後在封裝工藝中對它們進行重新連接

圖3. SK海力士最新封裝技術

封feng裝zhuang技ji術shu將jiang成cheng為wei提ti供gong整zheng體ti係xi統tong解jie決jue方fang案an的de重zhong要yao手shou段duan，其qi功gong能neng不bu再zai局ju限xian於yu原yuan始shi的de芯xin片pian保bao護hu和he電dian源yuan供gong應ying等deng功gong能neng。在zai不bu久jiu的de將jiang來lai，各ge公gong司si將jiang依yi賴lai封feng裝zhuang技ji術shu助zhu力li其qi成cheng為wei半ban導dao體ti行xing業ye的de領ling軍jun者zhe。幾ji年nian前qian，東dong亞ya地di區qu一yi家jia大da型xing晶jing圓yuan代dai工gong企qi業ye使shi用yong集ji成cheng式shi扇shan出chu型xing（Integrated fan-out, InFO）封裝技術建立起全新的係統級封裝（System-in-Package, SiP）業務
，同時擴大了晶圓代工銷售業務範圍。就像這家晶圓代工企業以生產控製器而聞名
，SK海力士以生產HBM等高性能半導體存儲器著稱。SK海力士在整合時期進一步加強異構集成和扇出型RDL技術等先進封裝技術。不僅作為存儲器IDM（Integrated Device Manufacturer, 垂直集成製造）公司引領業界，進一步成為引領未來半導體儲存器行業的“解決方案提供者（Solution Provider）”。

（來源：SK海力士）

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