未来10年，先进封装材料和工艺将如何演进

　　2024-2034年，2.5D、3D、先进半导体封装、RDL、介电材料、Cu-Cu混合键合、EMC、MUF等，先进的半导体封装为有机介电材料提供了巨大的市场机会。
　　为什么我们需要先进半导体封装？
　　我们生活在一个以数据为中心的世界。各行业产生的数据量不断增长，日益推动对高带宽计算的需求。机器学习和人工智能等应用需要强大的处理能力，因此需要在芯片上密集放置晶体管，并在封装中采用紧凑的互连凸点间距。后者强调了半导体技术在满足这些要求方面的重要性。
　　半导体封装已从板级集成发展到晶圆级集成，带来了显着的进步。晶圆级集成具有优于传统方法的优势，例如增加的连接密度、更小的尺寸敏感应用的占地面积以及增强的性能。
　　“先进”半导体封装具体包括高密度扇出、2.5D 和 3D 封装，其特点是凸点间距尺寸低于 100 ?m，可实现至少 10 倍的互连密度。
　　带宽是关键
　　为了从封装的角度增强带宽，两个关键因素发挥作用：I/O（输入/输出）总数和每个 I/O 的比特率。增加 I/O 总数需要在每个布线层/再分配层 (RDL) 中启用更精细的线路/空间 (L/S) 图案，并具有更多数量的布线层。另一方面，提高每个 I/O 的比特率受到小芯片之间的互连距离和电介质材料选择的影响。这些因素直接影响包装系统的整体性能和效率。
　　影响封装模块带宽的关键因素。来源：IDTechEx释放高带宽：探索先进半导体封装的材料和工艺从材料和加工的角度深入研究实现更高的布线密度和更高的每个 I/O 比特率，揭示了介电材料的选择和适当的加工技术的利用所发挥的关键作用。这些因素对包装系统的整体性能和功能具有重大影响。
　　电子互连：SiO2与有机电介质。来源：IDTechEx选择合适的介电材料至关重要，要考虑低介电常数、最佳 CTE（尽可能接近铜的 CTE）等特性以及确保模块可靠性的有利机械特性（例如杨氏模量和伸长率）。这些选择可实现更高的数据速率，同时保持信号完整性并促进细线/空间功能以增加布线密度。
　　在 GPU 等高性能加速器中，SiO2 等无机电介质已被广泛用于实现超细线/空间 (L/S) 特性。然而，由于其高 RC 延迟，它们在需要高速连接的应用中的使用受到限制。作为替代方案，有机电介质因其成本效益和通过其低介电常数减轻 RC 延迟的能力而被提出。然而，有机电介质面临着挑战，包括高 CTE（这会对器件可靠性产生负面影响）以及难以缩放到精细 L/S 特征。
　　除了选择合适的材料外，封装制造过程中采用的处理技术对于实现更多 I/O 数量和提高每个 I/O 的比特率也起着至关重要的作用。 2.5D 封装工艺涉及的步骤，包括光刻、CMP（化学机械平坦化）、蚀刻工艺以及 3D Cu-Cu 混合键合中的 CMP 和键合工艺，对实现更紧密的布线和增加布线密度提出了挑战。