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先進封裝技術(shù)正迅速成為人工智能和高性能計算時代的核心推動力，這主要得益于三大支柱的融合：面板級封裝 (PLP)、后端設(shè)備創(chuàng)新和集成電路基板。隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加和基于芯片的架構(gòu)規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的晶圓級封裝方法正逐漸達到其極限。這種轉(zhuǎn)變正推動行業(yè)邁向新的制造模式，重塑成本結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)化和供應(yīng)鏈動態(tài)。

Yole Group的分析師強調(diào)了三個關(guān)鍵信息：PLP是實現(xiàn)高性價比大尺寸集成的途徑；后端設(shè)備是提升性能和可擴展性的戰(zhàn)略驅(qū)動力；IC基板既是當(dāng)今生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵推動因素，也是瓶頸所在。這些趨勢共同反映了半導(dǎo)體行業(yè)更廣泛的架構(gòu)轉(zhuǎn)變。

面板級封裝加速人工智能和高性能計算的擴展

面板級封裝 (PLP) 正逐漸成為半導(dǎo)體系統(tǒng)的關(guān)鍵推動技術(shù)，這主要得益于人工智能 (AI) 和高性能計算 (HPC) 的快速發(fā)展。隨著基于芯片組的架構(gòu)和異構(gòu)集成成為主流，封裝尺寸持續(xù)增大，尤其是在 AI 加速器和數(shù)據(jù)中心處理器領(lǐng)域。這些大型系統(tǒng)需要先進的 2.5D 中介層和高端 IC 基板。然而，由于更大的中介層會減少每片晶圓上可容納的封裝數(shù)量，因此晶圓級封裝的效率正變得越來越低。

PLP（封裝級封裝）利用更大的載流子尺寸來提高面積利用率和制造效率，提供了一種極具吸引力的替代方案。對于大尺寸封裝，與WLP（晶圓級封裝）相比，PLP可以顯著提高載流子效率，從而使2.5D中介層解決方案的成本降低10-20%。這使得PLP在人工智能和高性能計算（HPC）應(yīng)用領(lǐng)域尤為具有吸引力，因為在這些應(yīng)用中，性能和成本擴展都至關(guān)重要。

市場發(fā)展勢頭強勁，預(yù)計2025年營收將超過3億美元，未來幾年還將快速增長。臺積電計劃于2029年左右攜其CoPoS技術(shù)進入市場，預(yù)計將成為一個轉(zhuǎn)折點，加速先進人工智能軟件包的普及應(yīng)用。

PLP技術(shù)的發(fā)展與設(shè)備和IC基板生態(tài)系統(tǒng)的進步密切相關(guān)。設(shè)備供應(yīng)商正在改進工具以支持更大尺寸的面板，而基板和材料廠商則在探索新的解決方案，以實現(xiàn)基于面板的中介層。與此同時，來自LCD和PCB行業(yè)的公司也開始進入PLP價值鏈。盡管PLP技術(shù)潛力巨大，但在工藝成熟度、面板標(biāo)準(zhǔn)化和大尺寸制造方面仍然存在挑戰(zhàn)。

多年來，芯片制造的重心幾乎完全放在前端工藝技術(shù)上。然而，這種情況正在迅速改變。后端設(shè)備正在超越其傳統(tǒng)的輔助角色，不再僅僅是半導(dǎo)體制造的最后一步。

人工智能和高性能計算的需求正推動設(shè)備制造商采用帶寬更高、能效更高、邏輯和內(nèi)存集成度更高的架構(gòu)。這些需求促使高帶寬內(nèi)存（HBM）、基于芯片組的設(shè)計和異構(gòu)集成成為主流，極大地提升了組裝、鍵合、單片和檢測設(shè)備在戰(zhàn)略上的重要性。

這種轉(zhuǎn)變在先進的互連鍵合解決方案中尤為明顯，隨著互連密度的提高和封裝架構(gòu)要求的日益提高，熱壓鍵合 (TCB) 和混合鍵合正成為關(guān)鍵技術(shù)。HBM 技術(shù)不斷提升堆疊精度、熱穩(wěn)定性和良率控制的標(biāo)準(zhǔn)。芯片組架構(gòu)需要更精確的芯片放置和更可靠的互連形成，以應(yīng)對日益復(fù)雜的封裝設(shè)計，尤其是在架構(gòu)朝著更高 I/O 密度和更苛刻的中介層及基板設(shè)計發(fā)展時。

BESI、ASMPT、Hanmi、Kulicke 和 Soffa (K&S) 等供應(yīng)商正日益調(diào)整其產(chǎn)品路線圖，以滿足下一代封裝的要求。在下一代封裝中，TCB 已成為提高吞吐量、降低成本和最終器件性能的關(guān)鍵因素，而混合鍵合正在成為下一個重大轉(zhuǎn)折點。

BESI與其合作伙伴應(yīng)用材料公司已成為該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。此次合作也體現(xiàn)了一個更廣泛的趨勢：前端和后端技術(shù)的融合將推動下一代技術(shù)范式的實現(xiàn)。

面板級加工的價值在于設(shè)備供應(yīng)商能否在不影響成品率的前提下，將精度和工藝控制擴展到更大尺寸。這不僅僅是降低成本的問題，更是在提高生產(chǎn)效率的同時，保持先進包裝應(yīng)用所需的對準(zhǔn)精度、翹曲控制和工藝均勻性。

因此，面板封裝的發(fā)展也與設(shè)備封裝息息相關(guān)，因為設(shè)備供應(yīng)商也是討論的焦點。事實上，向更大尺寸封裝的過渡要求后端設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的晶圓級封裝流程。這一點在設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)中已初見端倪：K&S明確將其TCB技術(shù)定位為從晶圓級封裝到面板級封裝的橋梁；ASMPT正在推廣支持PLP的貼片和工藝；DISCO則通過大型面板切割系統(tǒng)不斷擴展面板單片化能力。

先進的后端設(shè)備依賴于全球精密組件、運動系統(tǒng)、光學(xué)元件、熱模塊、自動化硬件和專用材料組成的網(wǎng)絡(luò)，這意味著該行業(yè)日益受到地緣政治壓力、關(guān)稅、出口管制和區(qū)域制造業(yè)不平衡的影響，這些因素都可能影響交貨時間和產(chǎn)能提升。隨著包裝需求的加速增長，擁有彈性供應(yīng)鏈、強大的區(qū)域支持以及本地化服務(wù)和生產(chǎn)能力的公司更有可能占據(jù)更有利的地位。

C基板不僅僅是系統(tǒng)中的另一層，它們是支撐整個先進封裝生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

在臺積電的CoPoS實現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模，以及PLP平臺達到人工智能和高性能計算領(lǐng)域廣泛應(yīng)用所需的工藝成熟度之前，有機集成電路基板仍然不可或缺。它們是當(dāng)今領(lǐng)先的人工智能加速器、定制超大規(guī)模集成電路以及基于HBM系統(tǒng)的架構(gòu)基礎(chǔ)。

基板規(guī)格的提升速度已經(jīng)超過了行業(yè)現(xiàn)有能力的預(yù)期。基板尺寸已從2023年的100毫米躍升至短期路線圖中的200毫米以上；層數(shù)正向30層甚至更多邁進；每個封裝的I/O連接數(shù)已達50萬。每一次增長都迫使集成電路基板制造采用更先進的設(shè)備，并需要更高的資本支出才能跟上步伐。后端設(shè)備供應(yīng)商在芯片級解決TCB和混合鍵合的精度挑戰(zhàn)，同樣也由集成電路基板制造商在封裝級同時解決。

IC基板供應(yīng)鏈存在重大風(fēng)險和脆弱性，PLP可能會繼承這些風(fēng)險和脆弱性。T型玻璃纖維實際上處于壟斷市場，產(chǎn)能擴張受限于熔爐建設(shè)周期，下游投資無法縮短這一周期，而標(biāo)準(zhǔn)化最早也要到2027年才能實現(xiàn)。ABF介電薄膜也面臨類似的集中風(fēng)險。這些并非采購方面的挑戰(zhàn)，而是架構(gòu)上的制約因素，決定著整個先進封裝生態(tài)系統(tǒng)如今能否快速依賴IC基板，以及未來能否快速依賴面板。

面板級封裝、后端設(shè)備演進和集成電路基板這三大力量并非偶然匯合的獨立趨勢，而是同一架構(gòu)轉(zhuǎn)變的體現(xiàn)。它們在三個方面同時推進，共同邁向一種新的制造范式，在這種范式下，集成電路基板制造和面板級工藝之間的界限將變得愈發(fā)清晰。

先進封裝技術(shù)正進入一個關(guān)鍵階段，系統(tǒng)級集成至關(guān)重要。隨著封裝級工藝（PLP）的成熟、后端設(shè)備的演進以及基材限制的加劇，一些關(guān)鍵問題隨之出現(xiàn)：生態(tài)系統(tǒng)能夠以多快的速度擴展？誰將引領(lǐng)這一轉(zhuǎn)型？

這些答案將塑造人工智能基礎(chǔ)設(shè)施的未來。讓我們繼續(xù)討論。您認(rèn)為先進封裝領(lǐng)域的下一個瓶頸或突破點是什么？

面板級封裝第二波浪潮

在大型矩形面板而非圓形晶圓上加工半導(dǎo)體封裝的想法已經(jīng)流傳多年，期間曾多次引起關(guān)注，但隨著實際困難超過預(yù)期收益而逐漸被擱置。然而，最終實現(xiàn)這一目標(biāo)的壓力正在不斷增加。

人工智能加速器和高性能計算組件的體積越來越大，晶圓級的經(jīng)濟效益開始難以滿足這些面積需求。與其說是行業(yè)主動選擇面板，不如說是經(jīng)濟和技術(shù)變革推動著行業(yè)朝著面板化的方向發(fā)展。

“如今，封裝對于持續(xù)擴展產(chǎn)品規(guī)模的重要性不亞于其他任何因素，” Lam Research全球產(chǎn)品集團高級副總裁Sesha Varadarajan在最近的一次主題演講中表示。“先進的封裝技術(shù)將所有類型的器件整合在一起，而封裝規(guī)模的擴展不僅僅像通常認(rèn)為的那樣是為了提高I/O密度。它還意味著要集成新型架構(gòu)，未來可能還會包括硅光子學(xué)。”

支持更大尺寸的理由

面板級加工的經(jīng)濟效益顯而易見。對于大型、昂貴的AI和HPC封裝而言，主要的成本驅(qū)動因素并非硅片本身（硅片本身價格昂貴且密度高），而是圍繞其構(gòu)建的襯底和組裝基礎(chǔ)設(shè)施。基于晶圓的加工限制了單次運行可處理的單元數(shù)量，而隨著模塊尺寸接近甚至最終超過光刻膠的限制，這種限制的成本將變得越來越高。

隨著封裝尺寸的增大，每片300mm晶圓上可容納的單元數(shù)量減少，邊緣損耗增加，且每個加工步驟的成本被分?jǐn)偟礁俚目射N售封裝上。其結(jié)果是，隨著模塊面積的擴大，晶圓級經(jīng)濟效益持續(xù)惡化。面板加工通過用總面積大數(shù)倍的矩形基板取代圓形晶圓中介層來解決這個問題，從而提高了每次加工的單元數(shù)量，并更有效地分?jǐn)偭斯潭ǔ杀尽?/p>

SavanSys總裁Amy Lujan在最近的一次演講中表示：“普遍的共識是，我們正處于面板扇出技術(shù)的第二波浪潮中。最初，人們對面板封裝的興趣主要集中在標(biāo)準(zhǔn)扇出方案上，即在大面板上使用類似的封裝方式。而現(xiàn)在，高性能計算（HPC）和人工智能（AI）芯片的需求促使我們都開始關(guān)注面板扇出技術(shù)，以用于更先進的工藝流程。”

盧揚的成本模型專門針對310mm x 310mm范圍內(nèi)的面板尺寸，這比晶圓級封裝尺寸有了顯著提升，而無需完全過渡到已提出的最大面板尺寸。這些中間尺寸目前正受到廣泛關(guān)注，反映出隨著封裝復(fù)雜性的增加，可實現(xiàn)的經(jīng)濟效益顯著提高。為下一代人工智能加速器設(shè)計的封裝成本高昂，即使每次處理運行的單元數(shù)量只有適度的提升，也足以證明對新工藝開發(fā)的大量投資是合理的。

經(jīng)濟論證無法解決，而業(yè)界也越來越清楚地認(rèn)識到，面板級處理的復(fù)合挑戰(zhàn)不能僅僅依靠晶圓級經(jīng)驗來擴展。

壓力下的玻璃

玻璃作為面板級基板應(yīng)用的候選材料備受關(guān)注。它的熱膨脹系數(shù)可以與硅非常接近，表面平整光滑，足以支持細(xì)間距加工，而且其光學(xué)透明性使其適用于某些組裝流程中至關(guān)重要的紫外或激光脫粘工藝。這些特性使得玻璃成為有機基板的理想替代品，而有機基板在尺寸穩(wěn)定性、高頻介電損耗以及大尺寸下的翹曲等方面存在諸多已知的局限性。

玻璃的問題在于其脆性，而且隨著基材尺寸的增大，這種脆性并不會變得更容易控制。玻璃引入的大多數(shù)失效模式在理論上是可以理解的，但在實踐中卻難以消除。隨著加工工藝向面板形式發(fā)展，這一點尤為明顯，因為面板的邊長會增加，承受的應(yīng)力也會成倍增加，而且每個后續(xù)工序都會繼承前面工序累積的機械歷史。

初始玻璃材料的表面質(zhì)量也是一個比人們通常認(rèn)為的更為重要的變量。原材料制備或早期研磨拋光步驟中引入的微裂紋會成為應(yīng)力集中點，后續(xù)加工過程可以利用這些應(yīng)力集中點。濕法蝕刻、熱循環(huán)和機械操作都可能引發(fā)或擴展這些裂紋，而它們造成的損傷可能要到工藝流程的后期才會顯現(xiàn)為可見的缺陷。

“如果初始表面質(zhì)量差，那么在整個下游工藝過程中都存在破損的風(fēng)險，”Plan Optik AG晶圓級封裝和先進封裝銷售主管Jonas Discher在最近的一次演講中表示。“我們討論的仍然是一種脆性材料。微裂紋會導(dǎo)致良率下降和可靠性問題。”

尺寸縮放問題加劇了這種擔(dān)憂，而且這種擔(dān)憂難以通過工程手段規(guī)避。在300毫米晶圓上可控的微裂紋，在襯底尺寸為310毫米×310毫米或更大時，會成為一個更為嚴(yán)重的變量。這是因為隨著總邊長的增加，操作次數(shù)也隨之增加，加工過程中產(chǎn)生的機械應(yīng)力會分布在更大且更不均勻的區(qū)域內(nèi)。

裂紋問題不僅存在于玻璃內(nèi)部，而且遵循特定的力學(xué)規(guī)律，因此僅靠工藝調(diào)整難以解決。玻璃通孔（TGV）對于玻璃基板的電氣布線功能至關(guān)重要，而填充其中的銅在熱循環(huán)下的行為與周圍的玻璃截然不同。對失效過程的詳細(xì)表征足以解釋為什么簡單的材料替換無法解決問題。

應(yīng)用材料公司先進封裝工藝集成工程師 Poulomi Mukherjee 在最近的一次演講中表示：“在加熱過程中，由于熱膨脹系數(shù)不匹配，銅的膨脹幅度更大，銅凹槽所在區(qū)域?qū)嶋H上成為了應(yīng)力集中點。裂紋就從這里開始萌生。一旦開始冷卻，銅就會拉扯玻璃，產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂紋沿周向擴展。”

充分理解失效機制并能通過實驗重現(xiàn)該失效過程，是找到材料解決方案的關(guān)鍵，但這條道路并非一帆風(fēng)順。應(yīng)用材料公司測試了不同熱膨脹系數(shù) (CTE) 和模量組合的襯里材料，最終找到了一種能夠同時解決兩種失效模式的配置。高熱膨脹系數(shù)襯里無法解決原有的不匹配問題。低熱膨脹系數(shù)襯里雖然能夠抵抗開裂，但其高模量意味著它無法吸收產(chǎn)生的應(yīng)變能。最終有效的方案需要同時具備這兩種特性。

“如果襯墊采用高模量低熱膨脹系數(shù)的材料，雖然可以補償模量不匹配的問題，但由于模量過高，襯墊無法變形來補償產(chǎn)生的應(yīng)力，”穆克吉解釋說。“最佳方案是采用低熱膨脹系數(shù)、低模量的材料。這種材料既能補償熱膨脹系數(shù)的差異，又能通過低模量吸收部分應(yīng)變能。”

模型顯示，優(yōu)化后的襯墊可將關(guān)鍵應(yīng)力集中點的應(yīng)力降低高達 60%。該方法還能改善種子層與玻璃側(cè)壁的粘合力，從而無需額外的工藝步驟即可解決另一種常見的失效模式。該解決方案更廣泛地體現(xiàn)了面板級開發(fā)現(xiàn)階段所面臨的問題——需要對整個通孔流程中的材料特性、沉積設(shè)備和工藝順序進行協(xié)同設(shè)計。由于玻璃成分各異，因此每種解決方案都必須在生產(chǎn)中可能遇到的各種基板類型上進行驗證。

即使是加工過程中臨時使用的載體（而非最終封裝的永久部件），隨著面板尺寸的增大，也引發(fā)了新的工程問題。玻璃載體可以回收并重復(fù)用于多個生產(chǎn)批次，這種假設(shè)在經(jīng)濟上很有吸引力，但其機械性能卻很脆弱。最近的研究開始量化載體的抗損傷能力在正常使用過程中究竟會下降多少。

“我們通過對比全新和重復(fù)使用的玻璃載體，研究了扇出工藝歷史的影響，”日月光電子（ ASE）工程項目經(jīng)理Wiwy Wudjud表示。“這種對比使我們能夠評估熱暴露、機械搬運或累積工藝應(yīng)力是否會隨著時間的推移降低邊緣完整性。重復(fù)使用的玻璃載體出現(xiàn)了碎裂和約43微米的微缺陷。這種損傷很可能是由于最終工藝和清洗步驟中的機械應(yīng)力或化學(xué)物質(zhì)暴露造成的。”

經(jīng)測量，重復(fù)使用的玻璃托架的沖擊韌性相對于新的托架顯著下降，邊緣可見的碎裂與托架抵抗搬運和加工過程中常見沖擊力的能力直接相關(guān)。這并非意味著玻璃托架不能重復(fù)使用，而是意味著在未進行量化邊緣完整性檢測的情況下重復(fù)使用會帶來風(fēng)險，而生產(chǎn)環(huán)境尚未系統(tǒng)地解決這一風(fēng)險。隨著面板尺寸的增大和托架更換成本的增加，這一差距亟待彌合。

面板級

翹曲面板級封裝中的翹曲通常被視為封裝問題，因為它表現(xiàn)為成品面板的彎曲或卷曲。但問題的根源遠(yuǎn)不止于此，它源于所選層材料的特性、聚合物對固化和熱循環(huán)的響應(yīng)、銅密度梯度如何改變堆疊結(jié)構(gòu)的剛度平衡，以及每個工藝步驟產(chǎn)生的殘余應(yīng)力如何在下一個步驟開始前累積。在晶圓級，幾何形狀和工藝經(jīng)驗有助于控制這種累積。但在面板級，同樣的力作用于更大的區(qū)域，結(jié)構(gòu)支撐卻更少，因此，在沒有專用材料的情況下，控制這些力的余地會大大縮小。

在面板生產(chǎn)流程中，臨時粘合層是造成翹曲變異的一個常被忽視的因素。在晶圓級加工中，臨時粘合材料經(jīng)過多年的生產(chǎn)開發(fā)和驗證，其在標(biāo)準(zhǔn)工藝條件下的性能具有相當(dāng)高的可預(yù)測性。然而，在面板級加工中，同樣的材料需要均勻涂覆更大的面積，在更大的機械載荷下保持厚度一致，并承受比其最初設(shè)計用于晶圓級加工的工藝流程更為嚴(yán)苛的熱變化。

“臨時粘合材料的總厚度變化直接影響減薄器件的質(zhì)量和均勻性，其變化幅度應(yīng)足夠小，以滿足此類器件（尤其是HBM DRAM芯片）所需的極薄化要求，”Brewer Science封裝解決方案業(yè)務(wù)開發(fā)工程師Hamed Gholami Derami表示。“面板級封裝需要具有更高熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性的新型臨時粘合材料。”

臨時鍵合偏差的實際后果是，它會沿著工藝流程向前傳播，且事后難以糾正。如果鍵合層在 310mm 面板上涂覆不均勻，后續(xù)的研磨步驟將導(dǎo)致器件變薄，厚度也隨之出現(xiàn)偏差。這種偏差會影響后續(xù)鍵合步驟的對準(zhǔn)，進而影響互連良率，最終影響面板形式的經(jīng)濟效益——而這正是面板形式最初吸引人的地方。

德拉米指出，從晶圓到面板的過渡進一步加劇了這個問題，因為要均勻地涂覆更大的面積更加困難，而且現(xiàn)有的材料并非為面板級工藝的機械和熱要求而設(shè)計的。

這些挑戰(zhàn)并非僅限于面板本身。玻璃面板上所需的重分布層 (RDL) 工藝對材料提出了更高的要求，幾乎達到了當(dāng)前基板級光刻技術(shù)可靠交付的極限。在目前面板級 RDL 所追求的線寬和間距分辨率下，標(biāo)準(zhǔn)光刻膠材料和工藝化學(xué)方法已接近極限，而大尺寸面板所需的套刻精度也遠(yuǎn)超有機基板領(lǐng)域以往所能達到的水平。

弗勞恩霍夫可靠性與集成研究所 (IZM) 基板和面板技術(shù)組組長 Lars Boettcher 在最近的一次演講中表示：“我們迫切需要研究新的方案和新的光刻膠材料，以解決分辨率達到兩微米甚至更低的問題。此外，還需要考慮新的設(shè)備，例如大型加熱板，以便在涂覆后固化這些材料。”

能夠處理更大矩形尺寸的面板級CVD和PVD設(shè)備才剛剛開始出現(xiàn)。面板尺寸液態(tài)介電材料的應(yīng)用和開發(fā)設(shè)備尚未標(biāo)準(zhǔn)化。此外，處理面板級工藝流程產(chǎn)生的大量計量和過程控制信息所需的數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)設(shè)施本身就是一項意義重大的工程挑戰(zhàn)。這些問題本身都可以解決，但只有解決了這些問題，面板尺寸所帶來的經(jīng)濟效益才能真正實現(xiàn)。

鍵合界面良率，規(guī)模化應(yīng)用

面板級芯片集成中混合鍵合技術(shù)的推廣，加劇了本已十分棘手的襯底問題。混合鍵合技術(shù)提供的互連密度是任何基于凸點的互連方式都無法比擬的，對于需要在異構(gòu)芯片陣列上實現(xiàn)高帶寬、低功耗的AI加速器而言，這種密度優(yōu)勢至關(guān)重要。然而，混合鍵合技術(shù)本身就存在缺陷，而面板加工過程中引入的各種變異性恰恰會加劇這些缺陷。

在混合鍵合技術(shù)的發(fā)源地——代工廠，潔凈度是工廠層面的設(shè)計參數(shù)。從空氣處理到工具表面，再到工藝化學(xué)品的純度，所有環(huán)節(jié)都圍繞著防止顆粒物破壞混合鍵合的良率而展開。而OSAT（外包半導(dǎo)體組裝測試）工廠的設(shè)計并非基于這一假設(shè)。隨著混合鍵合技術(shù)向后端轉(zhuǎn)移，以支持基于芯片組的面板封裝，工藝要求與環(huán)境條件之間的差距必須通過其他方式來彌合。

“隨著混合鍵合技術(shù)從晶圓廠向OSAT（外包半導(dǎo)體組裝和測試）廠轉(zhuǎn)移，顆粒污染已成為首要問題，”安靠公司芯片和FCBGA集成副總裁Mike Kelly表示。“僅僅一個納米級的顆粒就足以將玻璃層剝離，并污染 晶圓上的許多芯片。在晶圓廠，環(huán)境已經(jīng)非常潔凈，但隨著技術(shù)向OSAT廠和其他公司轉(zhuǎn)移，顆粒污染就如同致命的打擊。”

設(shè)備制造商正在開發(fā)集群式工具來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，這些工具能夠在機器內(nèi)部維持局部潔凈環(huán)境，在工具層面上達到接近晶圓廠潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)，而無需整個工廠都達到這些標(biāo)準(zhǔn)。這是一種可行的工程解決方案，但它增加了成本和復(fù)雜性，而且在各種面板級生產(chǎn)條件下，何為足夠的局部潔凈度這一問題，目前尚未能從生產(chǎn)數(shù)據(jù)中得到解答。在面板級生產(chǎn)中，一旦出現(xiàn)問題，后果將更加嚴(yán)重。大型面板上的污染事件每次影響的單元數(shù)量遠(yuǎn)多于晶圓上的污染事件，因此良率損失的經(jīng)濟效益也相應(yīng)更高。

模擬尚未建成的產(chǎn)品

為尚未批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計面板級工藝流程存在固有的困難。玻璃在面板尺度下的實際工藝條件下的材料特性尚未完全明確。工程師所依賴的仿真工具是基于晶圓級幾何形狀和工藝流程進行驗證的，而模型預(yù)測與生產(chǎn)結(jié)果之間的反饋回路，雖然經(jīng)過數(shù)十年的晶圓制造實踐不斷完善，但在面板尺度上才剛剛開始積累。

面板級加工所要支持的設(shè)計的復(fù)雜性，使得這一挑戰(zhàn)變得尤為具體。衡量先進封裝組件尺寸大小的一個有效指標(biāo)是光刻掩模。對于最先進的設(shè)備而言，單次光刻曝光所能覆蓋的區(qū)域約為 26mm x 33mm。超過此面積的封裝需要將多次曝光拼接在一起，因此，設(shè)計所跨越的光刻掩模區(qū)域數(shù)量已成為衡量其規(guī)模和復(fù)雜性的一個實用指標(biāo)。

Synopsys研發(fā)執(zhí)行總監(jiān)Sutirtha Kabir表示：“設(shè)計方案正從幾個光罩場擴展到更多。而且，目前正在討論的是，在本十年末，光罩場的數(shù)量將達到幾十個。有機中介層中已經(jīng)嵌入了數(shù)十個硅橋。這些設(shè)計非常復(fù)雜，而EDA（電子設(shè)計自動化）在其中扮演著至關(guān)重要的角色。”

為了更直觀地說明這一發(fā)展軌跡，一個包含42個光罩的設(shè)計將占據(jù)大約100mm x 150mm甚至更大的面積，具體取決于布局。這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了面板尺寸的范疇，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了晶圓級工藝的經(jīng)濟承受范圍。Kabir提到的30多個嵌入式硅橋并非無關(guān)緊要的細(xì)節(jié)。每個硅橋都是一個精密放置的組件，有著各自的對準(zhǔn)要求。構(gòu)建和加工如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的累積應(yīng)力，正是當(dāng)前仿真工具在面板尺度上仍在努力精確建模的多變量問題。

對包含30個或更多嵌入式橋接結(jié)構(gòu)在20步面板級工藝流程中的性能進行建模，這與對300毫米晶圓進行建模有著本質(zhì)區(qū)別。在面板級工藝流程中，每一步都會引入自身的應(yīng)力，并繼承前幾步的累積歷史。仿真庫中的標(biāo)稱材料屬性只是一個起點，但特定玻璃配方在特定固化和熱處理流程下的實際性能可能與這些屬性存在差異，而這些差異只有生產(chǎn)經(jīng)驗才能揭示。此外，制造商也不愿分享能夠提高模型精度的工藝數(shù)據(jù)，因為這些數(shù)據(jù)代表著來之不易的競爭優(yōu)勢。

結(jié)論：未來工作的走向

隨著面板級包裝技術(shù)從研究階段邁向?qū)嶋H工程階段，其核心挑戰(zhàn)逐漸清晰：并非傳統(tǒng)意義上的包裝挑戰(zhàn)，而是材料和工藝整合方面的挑戰(zhàn)，而這些挑戰(zhàn)恰好是在包裝的背景下得到解決的。

玻璃面板能否可靠地制造以適應(yīng)大批量生產(chǎn)，取決于表面處理、金屬化、熱循環(huán)性能以及臨時粘合材料的性能。隨著間距縮小，混合粘合的良率能否在OSAT工廠保持穩(wěn)定，則取決于污染控制、CMP工藝管理以及銅在細(xì)間距下的機械極限。這些問題都無法孤立地解決，而那些在轉(zhuǎn)型過程中表現(xiàn)最出色的公司，正將其視為材料和工藝的整合問題，并將封裝作為整合層，而不是將封裝問題視為材料作為輔助因素。

推動第二波浪潮的經(jīng)濟因素是切實存在的，而且隨著人工智能封裝尺寸的不斷增大，這些因素不會減弱。面板級處理的成本優(yōu)勢反而更加顯著，而非減弱，因為其所服務(wù)的封裝成本更高、面積更大。然而，從具有吸引力的經(jīng)濟效益到可靠的量產(chǎn)，需要克服諸多棘手的工程難題，而這些難題的解決速度取決于在尚未大規(guī)模實現(xiàn)的制造環(huán)境中積累生產(chǎn)經(jīng)驗的速度。

（來源：編譯自semiengineering）

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