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我们能否为异质整合而感谢亚里士多德?
 

【作者: Pieter Vandewalle】2018年05月08日 星期二

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几年前,我们可能没有预测到专门用於全球加密货币挖矿的高端晶片的需求在2018年依然会不断地增长。 叁与搜索哈希(hash)的那些人的眼睛中闪烁?类似於淘金热时期的狂热和希??的光芒。 这其中有率先找到答案的冲刺,当然还有比特币带来的诱人回报,这都促使叁与者索求更多的计算能力。 当你可以每秒钟进行terahashes(TH/s)的运算时,为什麽只停留在每秒magahashes(MH/s)的速度呢? 这种需求正渗透到整个半导体供应链,当然也已经在半导体後段产生影响。


随着我们的生活与手机的连接日益紧密,这些需求推动了对更多数据、更高速度、更多连接性和更多便携性的种种要求不断地提高。电晶体的微缩面临着越来越复杂的解决方案所带来的独特挑战,如多重曝光制程技术的发展(有人在研发八重曝光技术吗?)以及将EUV光刻技术导入量产。 这些确实都是很难解决的问题,并且肯定会造成量产开发周期的延迟。 那这之後会怎麽样?


某些领域可以在成本不会以指数级增长的情况下向前发展,因此将重点转移到这些领域是有其道理的。 随着晶圆级封装和3D集成的发展,这推动了後段的变革。 这一趋势合??情理,因为这个行业将继续寻求更为聪明的方式进行组合封装,以满足对於更加复杂的功能和更低功耗的日益增长的需求。


为了理解这些功能如何结合,我们可以看看设备是如何从不同的构建模块演化成为完整的系统,这些构建模块可能包括但不限於传感器、执行器、MEMS、RF通信、电源控制相关元件、GPU、CPU和记忆体。 由於成本和/或技术的限制,这些模块通常具有不同的电性上的要求,并且通常在使用单晶片系统(SoC)方法由单晶片集成时受到限制。 此外,手机薄型化更扩大高密度整合封装的需求。


亚里士多德是率先提出协同作用概念的人。 整体大於部件总和的思想在这里非常重要,可以被认为是封装异构整合背後的动机。 将所有部件放在一个封装中,然後比每个部件本身俱有更强的操作特性和更多的功能,这难道不是很理想吗?


有多种方法来构建系统级封装(SiP),这取决於不同的应用、所包含构建模块的类型以及封装技术的类型。 先进封装技术一直在改进新的晶圆级封装(WLP)方法,如扇入式晶圆级封装WLP(FI-WLP),扇出式晶圆级封装WLP(FO-WLP),2.5D /Interposer和3D-IC, 这些成为将不同晶片整合到小型独立封装中的基础。


总体性能、外形尺寸、功率耗损和生产成本都可以为实现异构集成提供动力。这对KLA-Tencor意味着什麽?将多个晶片整合成复杂系统的方法增加了单个坏晶片破坏整体封装的风险。如果希??保持严格的质量控制但又不牺牲结果时间,则源头的制程控制是一个关键。对於後段,KLA-Tencor专注於晶圆级和封装级检测和量测。对於关键的晶圆级制程步骤,例如矽穿孔(TSV)和再分配层(RDL)的形成,必须在制程流程早期监测如断路和短路这样的致命缺陷。


在源头查找影响产量的缺陷可以实现高效的反??,从而快速解决制程问题。在发现致命缺陷的情况下,可以在後续的封装步骤中将该晶片排除在外。为了在切割之後保持良率,在集成到SiP之前需要检查裸片和封装。根据封装类型的不同,需要在批量生产中捕获不同的缺陷类型。对於裸芯片,这可能是崩碎缺陷、侧壁裂纹和内部晶片裂纹,而对於FI-WLP,侧壁裂纹检测是最关键的,因为它们会导致最终封装後的良率降低。最後,完成的SiP还需要质量控制,尤其是因为这些封装的特定要求,例如对封装高度的容差非常低,并且需要检测EMI屏蔽SiP上的微小暴露铜缺陷。


技术创新使得越来越特殊和复杂的封装变得可行,因此KLA-Tencor需要针对如微小的内部裸片裂纹这样的缺陷类型提供灵敏度,同时也要保持产品灵活性, 以支持封装技术随着不断增加的应用而朝着多个方向的发展。 这意味着我们需要能够提供多种基板处理的解决方案以及多种外形尺寸的检测功能。 随着技术的不断发展,我们的目标是保持与客户的协同合作,以支持其其当前和未来制程控制的需求。


本文作者Pieter Vandewalle为KLA-Tencor公司ICOS部门营销高级总监;本文原文的英文版本请叁阅:https://www.3dincites.com/2018/02/can-thank-aristotle-heterogeneous-integration/


https://www.3dincites.com/2018/02/can-thank-aristotle-heterogeneous-integration/


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