一、芯片和先進(jìn)封裝的制程挑戰(zhàn)

芯片技術(shù)的發(fā)展一直面臨著眾多挑戰(zhàn)，其中先進(jìn)封裝技術(shù)的制程挑戰(zhàn)尤為顯著。以下是根據(jù)搜索結(jié)果整理的相關(guān)信息：

先進(jìn)封裝技術(shù)的挑戰(zhàn)

技術(shù)挑戰(zhàn)

隨著功率需求的提升和單芯片向更先進(jìn)制程推進(jìn)，引腳的增加，芯片性能的進(jìn)步更多地依賴于包括重要封裝在內(nèi)的封裝技術(shù)。封裝技術(shù)的一項(xiàng)無(wú)法進(jìn)行的功率計(jì)算，這就要求封裝技術(shù)需要不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)3。

設(shè)備和材料挑戰(zhàn)

在先進(jìn)封裝技術(shù)中，互連長(zhǎng)度的縮小對(duì)設(shè)備和技術(shù)的要求更高。例如，通過(guò)縮小凸塊尺寸范圍，從40μm到最終縮小到20μm或10μm尺寸，以及利用混合鍵合技術(shù)等3。此外，尋找新材料以替代銅互連，也是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。研究表明，鈷(Co)、釕(Ru)、釕(Rh)、銥(Ir)和鉬(Mo)等材料在尺寸更小下具有更好的電阻表現(xiàn)3。

市場(chǎng)和競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)

先進(jìn)封裝技術(shù)的市場(chǎng)空間廣闊，但也面臨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。主要參與者如臺(tái)積電、英特爾和三星都在積極開(kāi)發(fā)各種形式的封裝技術(shù)，并爭(zhēng)奪優(yōu)質(zhì)客戶3。

芯片行業(yè)的挑戰(zhàn)

芯片短缺

盡管聯(lián)發(fā)科等芯片制造商正在努力應(yīng)對(duì)芯片短缺的問(wèn)題，但預(yù)計(jì)到2023年以后新的產(chǎn)能大幅開(kāi)出，市場(chǎng)供應(yīng)緊張的情況才會(huì)比較和緩1。

技術(shù)追趕

在先進(jìn)制程方面，聯(lián)發(fā)科等公司雖然在緊跟先進(jìn)制程發(fā)展，但芯片短缺的緩解要到2023年，這意味著芯片行業(yè)在技術(shù)追趕方面仍面臨挑戰(zhàn)1。

人才培育

除了技術(shù)和市場(chǎng)挑戰(zhàn)之外，芯片行業(yè)的另一個(gè)重要挑戰(zhàn)是人才的培育。聯(lián)發(fā)科的經(jīng)驗(yàn)表明，重視技術(shù)、開(kāi)發(fā)優(yōu)秀產(chǎn)品及服務(wù)、跟客戶建立策略性關(guān)系,還要跟消費(fèi)者建立黏著關(guān)系,最后也是他最重視的一項(xiàng)就是人才的培育

二、芯片封裝的新方向

芯片封裝技術(shù)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，它直接影響到芯片的性能、可靠性和成本效益。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片封裝也在不斷地創(chuàng)新和升級(jí)，以適應(yīng)日益增長(zhǎng)的計(jì)算能力和多元化的需求。以下是芯片封裝的一些新方向。

1. 2nm制程芯片的量產(chǎn)

日本已經(jīng)設(shè)立了目標(biāo)，在本國(guó)量產(chǎn)2nm制程的芯片。他們不僅在努力提高單個(gè)芯片晶體管密度，還計(jì)劃為2nm芯片使用異構(gòu)技術(shù)，將多個(gè)芯片組合在一起。日本半導(dǎo)體公司Rapidus自2022年8月成立以來(lái)，一直專(zhuān)注于異構(gòu)集成技術(shù)，試圖通過(guò)2.5D、3D封裝將多個(gè)不同的芯片組合在一起1。

2. 先進(jìn)封裝技術(shù)的應(yīng)用

先進(jìn)封裝是后摩爾時(shí)代下確定性的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，它是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)超越摩爾定律、提升系統(tǒng)性能的必然選擇。應(yīng)用場(chǎng)景主要在高性能計(jì)算、高端服務(wù)器等領(lǐng)域，產(chǎn)品技術(shù)壁壘與價(jià)值量相對(duì)傳統(tǒng)封裝會(huì)更高。先進(jìn)封裝技術(shù)的應(yīng)用將為封測(cè)市場(chǎng)帶來(lái)主要增量1。

3. Chiplet工藝的需求

Chiplet是高性能算力芯片的封裝解決方案之一，其在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)均進(jìn)行了效率優(yōu)化，能有效降低成本并持續(xù)提高系統(tǒng)集成度。根據(jù)Omdia預(yù)測(cè)，隨著人工智能、高性能計(jì)算、5G等新興應(yīng)用領(lǐng)域需求滲透，2035年全球Chiplet市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到570億美元，2018-2035年復(fù)合年均增長(zhǎng)率為30.16%，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁1。

4. 系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)

系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)可以將多個(gè)芯片和組件集成在一個(gè)封裝中，實(shí)現(xiàn)更高的集成度和功能性。這種技術(shù)通過(guò)在芯片級(jí)別上進(jìn)行封裝，可以大大減小封裝尺寸，提高系統(tǒng)的集成度。芯片級(jí)封裝技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，如手機(jī)、電腦、電視、汽車(chē)電子等2。

5. 三維堆疊技術(shù)

三維堆疊技術(shù)是一種將多層芯片堆疊在一起的技術(shù)，可以顯著提高芯片的存儲(chǔ)容量和計(jì)算能力。這種技術(shù)通過(guò)在垂直方向上增加芯片的層級(jí)，可以在有限的物理空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的元件和功能4。

6. 異構(gòu)集成技術(shù)

異構(gòu)集成技術(shù)是指將不同類(lèi)型或制程的芯片集成在同一封裝內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)特定的功能或性能優(yōu)勢(shì)。這種技術(shù)可以通過(guò)SiP技術(shù)結(jié)合，典型的方案就是XPU+DRAM，通過(guò)異構(gòu)集成把內(nèi)存和算力單元直接整合到一起，提升系統(tǒng)性能、突破算力瓶頸1。

三、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(lèi)。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(shù)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(shù)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(shù)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(kāi)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。