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集成電路、光電芯片TCB熱壓鍵合技術與裝備

2025-01-06 11:08:53
云上高博會 http://www.gxf2npi.xyz
所屬領域:
先進制造與自動化
項目成果/簡介:

隨著光模塊高速發展,AI和數據中心要求速率越來越高,體積越來越小,傳統的PD打線鍵合已然滿足不了市場需求,主要體現在:

①信號延遲與寄生電感

較長的鍵合絲不僅增加了信號傳輸的路徑長度,還引入了不可忽視的寄生電感,這對于高速信號傳輸,無疑是一大痛點;

②散熱性能

打線鍵合,芯片產生的熱量需要通過芯片背面的散熱路徑傳導至封裝基板,效率相對來說很低,限制了芯片在高功率密度應用中的表現;

③引腳密度和面積限制

受限于鍵合絲的物理尺寸和芯片布局空間,引線鍵合的I/O引腳密度難以大幅度提升,難以滿足日益增長的集成度需求。

倒裝鍵合(Flip chip)大大可以改善封裝技術的格局,芯片通過凸點直接與封裝基板的焊盤進行電氣互連接,芯片的正面朝下,實現了“翻轉”式的連接。

相關技術指標如下表:

表1 技術指標

應用范圍:

隨著半導體的技術的不斷發展,倒裝芯片也在持續進化,向著更高集成度、更低功耗、更高速度的方向邁進。一方面,隨著新材料、新工藝的應用,凸點尺寸不斷縮小,I/O引腳密度不斷提升,為芯片的小型化和集成化提供更多的可能;另一方面,倒裝芯片技術與先進的封裝技術(如2.5D/3D IC封裝)的結合,正逐步打破傳統封裝的界限,推動著半導體封裝技術向更高層次邁進。

同時,隨著人工智能、物聯網等新領域的興起,對TCB鍵合精度、高可靠性、高穩定性提出更高的要求,TCB熱壓倒裝鍵合技術作為提升器件的關鍵手段之一,將在這些領域發揮更加重要的作用。

①倒裝PD貼到TIA

②倒裝PD貼到PCB基板

項目階段:

已有樣品/樣機。

2024年:年底交付首臺設備

2025年:獲取光通訊大廠試樣或訂單

2026年:在國內外建立相對穩定化的市場規模

效益分析:

①800G/1.6T…..高速模塊信號路徑優化

倒裝鍵合技術省去了長的鍵合絲,信號可以直接通過凸點與基板連接,大大縮短了信號路徑,有效減少了信號延遲和寄生電感,為后面的高速模塊數據傳輸提供了可能

②器件散熱性能更好

芯片與封裝基板的直接連接,使芯片熱量更好的傳遞到基板上面,并通過散熱系統散發出去,顯著提高了散熱性能,為高性能、高功耗模塊運行提供了可能

③可靠性更高

倒裝技術允許在芯片表面布置更多、更密集的凸點,從而實現更高的I/O引腳密度,有效節省了封裝面積,為小型化、集成化提供了技術支持,也為器件可靠性提供了保證

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