半導(dǎo)體2D、2.5D與3D封裝技術(shù)對比及市場應(yīng)用

一、技術(shù)核心差異

1. 2D封裝

• 結(jié)構(gòu)：所有芯片平鋪在基板平面，通過基板布線和鍵合線/焊球?qū)崿F(xiàn)互連（如引線鍵合、倒裝焊）。

• 特點：技術(shù)成熟、成本低，但互連密度低、信號延遲較高，適用于引腳數(shù)較少的傳統(tǒng)芯片。

2. 2.5D封裝

• 結(jié)構(gòu)：芯片并排放置于硅/玻璃中介層（Interposer）上，通過中介層內(nèi)的TSV（硅通孔）和微凸點（Micro-bump）實現(xiàn)高密度互連。

• 特點：利用中介層的精細(xì)布線（線寬<1μm）縮短互連長度，提升帶寬和能效，但材料和制造成本較高（如CoWoS技術(shù)）。

3. 3D封裝

• 結(jié)構(gòu)：芯片垂直堆疊，通過TSV或混合鍵合（Hybrid Bonding）直接連接不同層芯片。

• 特點：集成度最高，互連距離最短（約為2D的0.7倍），但工藝復(fù)雜（需兼容TSV與晶體管制造）、散熱挑戰(zhàn)大。

二、關(guān)鍵技術(shù)對比

三、市場應(yīng)用場景

1. 2D封裝

• 應(yīng)用領(lǐng)域：傳統(tǒng)消費電子（如手機(jī)基帶芯片、低端MCU）、低成本IoT設(shè)備。

• 代表案例：中低端邏輯芯片、分立器件封裝。

2. 2.5D封裝

• NVIDIA GPU：通過CoWoS技術(shù)集成邏輯芯片與HBM存儲器。

• Intel EMIB：用于FPGA和服務(wù)器芯片的多芯片互連。

• 應(yīng)用領(lǐng)域：高性能計算（HPC）、AI加速器、網(wǎng)絡(luò)芯片。

• 代表案例：

3. 3D封裝

• HBM存儲器：通過TSV堆疊DRAM芯片，實現(xiàn)超高帶寬（如HBM3）。

• Intel Foveros：3D堆疊CPU與緩存芯片，用于移動端和服務(wù)器。

• 應(yīng)用領(lǐng)域：高帶寬存儲（HBM）、3D NAND閃存、先進(jìn)處理器。

• 代表案例：

四、發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)

1. 技術(shù)融合：2.5D與3D技術(shù)互補(bǔ)，如Co-EMIB結(jié)合橫向和縱向互連，支持更大系統(tǒng)集成。

2. 材料創(chuàng)新：玻璃中介層（PLP技術(shù)）替代硅中介層，降低成本并支持更大封裝面積。

3. 市場增長：預(yù)計2023-2028年，2.5D/3D封裝市場CAGR達(dá)10.7%，受AI、HPC和汽車電子驅(qū)動。

4. 挑戰(zhàn)：3D封裝的熱管理難題、TSV工藝良率提升、混合鍵合技術(shù)規(guī)模化。

五、總結(jié)

• 2D：性價比首選，適用于傳統(tǒng)領(lǐng)域。

• 2.5D：平衡性能與復(fù)雜度，主導(dǎo)HPC和AI市場。

• 3D：未來方向，突破存儲與算力瓶頸，但需解決散熱和成本問題。

芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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