一、混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)

混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)是當(dāng)前電子產(chǎn)品封裝領(lǐng)域的熱門話題?；旌湘I合技術(shù)是一種無(wú)凸塊（焊球）的直接銅對(duì)銅鍵合技術(shù)，相較于采用凸塊的傳統(tǒng)鍵合技術(shù)，混合鍵合可降低上下層芯片間距，提升芯片之間的電信號(hào)傳輸性能，增加IO通道數(shù)量10。這種技術(shù)已在3DNAND閃存中使用，并未來(lái)即將用于HBM4內(nèi)存?；旌湘I合技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

·         直接互連：它允許不同的芯片層，如存儲(chǔ)器層和邏輯層，在無(wú)需通過(guò)硅通孔（TSV）的情況下直接互連，顯著提高信號(hào)傳輸速度并降低功耗5。

·         導(dǎo)線長(zhǎng)度縮短：通過(guò)芯片和晶圓之間的直接銅對(duì)銅鍵合，最大限度地縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度5。

·         減少層間物理連接需求：與傳統(tǒng)TSV技術(shù)相比，混合鍵合減少了層間物理連接的需求，使芯片設(shè)計(jì)更緊湊，有利于實(shí)現(xiàn)更高性能和密度5。

·         提高可靠性：混合鍵合還可減少芯片內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力，提高產(chǎn)品的整體可靠性，同時(shí)支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速度和更低的能耗

隨著摩爾定律的逐漸放緩，業(yè)界正在尋求新的解決方案來(lái)提高芯片性能和降低成本。在這篇文章中，我們將對(duì)混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，并分析其在未來(lái)電子產(chǎn)品封裝領(lǐng)域的潛力和挑戰(zhàn)。

首先，混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)的核心思想是將多個(gè)具有特定功能的小芯片（Chiplet）集成在一個(gè)封裝內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)更高性能和更低功耗的電子產(chǎn)品。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它可以利用已有的成熟工藝和技術(shù)，減少設(shè)計(jì)和開發(fā)成本，同時(shí)提高生產(chǎn)良率。此外，通過(guò)將不同工藝節(jié)點(diǎn)的小芯片集成在一起，混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)可以在不影響性能的前提下降低整體封裝成本。

混合鍵合技術(shù)是實(shí)現(xiàn)3D小芯片集成的關(guān)鍵。它是一種無(wú)凸塊（焊球）的直接銅對(duì)銅鍵合技術(shù)，可以將上下層芯片之間的間距降低到2微米，從而提高芯片之間的電信號(hào)傳輸性能和增加IO通道數(shù)量。這種技術(shù)已經(jīng)在3DNAND閃存中得到應(yīng)用，并將很快被用于HBM4內(nèi)存中。

目前，晶圓到晶圓（W2W）制造中已經(jīng)采用了細(xì)間距直接鍵合互連（DBI）混合鍵合，如2.5-8微米的圖像傳感器，最近還用于1微米左右的NAND存儲(chǔ)器制造。隨著越來(lái)越多的公司開始研究和采用混合鍵合技術(shù)，我們可以預(yù)見，在不久的將來(lái)，混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)將成為電子產(chǎn)品封裝領(lǐng)域的主流技術(shù)。

然而，混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，實(shí)現(xiàn)高良率和高性能的混合鍵合工藝需要非常高的潔凈度和對(duì)準(zhǔn)精度。其次，隨著封裝層數(shù)的增加，如何保證各層之間的互連密度和信號(hào)傳輸質(zhì)量也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。最后，如何在保證封裝性能的前提下降低整體封裝成本，也是混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

二、混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)應(yīng)用：

1. 在小芯片集成中的應(yīng)用

在小芯片集成中，混合鍵合技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。小芯片（Chiplet）是一種新興的集成電路設(shè)計(jì)理念，它將多個(gè)小芯片組合在一起，以完成封裝或系統(tǒng)內(nèi)的全功能模塊1。混合鍵合技術(shù)使得小芯片能夠在不通過(guò)硅通孔的情況下直接互連，大大提高了封裝的密度和性能5。

·         降低成本：小芯片的市場(chǎng)增長(zhǎng)主要來(lái)自于其能夠從根本上降低成本的同時(shí)增強(qiáng)功能1?；旌湘I合技術(shù)通過(guò)減少互連密度和總體成本的技術(shù)挑戰(zhàn)，有助于降低小芯片集成的成本1。

·         提高性能：混合鍵合技術(shù)允許在給定區(qū)域集成更多銅對(duì)銅互連，從而降低了功耗并提高了器件性能3。

·         增強(qiáng)靈活性：小芯片設(shè)計(jì)增強(qiáng)了整體系統(tǒng)靈活性，減少了下一代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間1。

2. 行業(yè)巨頭的應(yīng)用

行業(yè)巨頭如臺(tái)積電、三星和英特爾正在競(jìng)相推進(jìn)先進(jìn)制程技術(shù)的開發(fā)，并在混合鍵合技術(shù)上有著深入的研究和應(yīng)用5。

·         臺(tái)積電：臺(tái)積電是迄今為止唯一一家將混合鍵合商業(yè)化的芯片公司。其3D封裝-SoIC就是使用的混合鍵合技術(shù)，該服務(wù)名為3DFabric,已應(yīng)用于AMD V-Cache。SoIC技術(shù)為芯片I/O提供了強(qiáng)大的鍵合間距可擴(kuò)展性，從而實(shí)現(xiàn)了高密度芯片間互連5。

·         三星：三星電子正開始認(rèn)真引入混合鍵合，并計(jì)劃推出采用混合鍵合的X-Cube和SAINT等下一代封裝解決方案5。

·         英特爾：英特爾展示了其采用混合鍵合技術(shù)的雄心，并計(jì)劃將這一技術(shù)應(yīng)用于其3D封裝技術(shù)Foveros Direct5。

三、混合鍵合3D小芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)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(zhǎng)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(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)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(rùn)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(lái)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。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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總之，混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)具有巨大的潛力，有望成為未來(lái)電子產(chǎn)品封裝領(lǐng)域的核心技術(shù)。然而，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還需要業(yè)界共同努力，解決上述挑戰(zhàn)，進(jìn)一步提高混合鍵合3D小芯片集成技術(shù)的可靠性和成本效益。