先进封装中的关键工艺技术
思瀚产业研究院    2025-06-11

先进封装是半导体封装技术演进的重要方向，亦為后摩尔定律时代不断提升芯片性能和系统集成度的重要推动力。先进封装是先进半导体封装技术的统称，超越了传统的引缐键合封装技术。它旨在突破传统封装的瓶颈，以满足电子系统对更高性能、更小尺寸、更低功耗和更高集成度的日益增长的需求。典型的先进封装平台包括：

倒装芯片封装(FC)：倒装芯片封装技术将芯片的有源面直接与封装基板或电路板连接，并通过焊球实现电气连接。这种封装方式可以显著提高信号传输速度并降低功耗。此外，倒装芯片封装有助于提高封装密度，可在有限的空间内集成更多的芯片。

晶圆级芯片规模封装(WLCSP)：WLCSP指在晶圆层面对集成电路进行封装的技术，而非传统工艺中从晶圆切割后对单个单元进行封装的流程。该工艺是晶圆製造工艺的延伸，通过晶圆製造工艺与设备完成器件互连和保护。最终形态下，器件為具有凸块或焊球阵列图案的裸片，其I/O间距与后续PCB製造工艺兼容。

2.5D与3D封装：2.5D封装使用硅转接板连接不同的芯片，使芯片之间能够进行高速通讯。而3D封装则是利用硅通孔(TSV)技术在芯片内部垂直堆叠芯片，进一步缩小尺寸并提高性能。这两种技术均可在三维空间中堆叠和互连芯片，但3D封装具有更高的集成度和更複杂的系统设计能力。虽然2.5D和3D封装技术成本较高和製造複杂，但它们為HPC、移动设备和存储器应用提供了有力支撑。

為实现上述先进的封装平台，需要采用以下互连工艺来建立芯片之间的内部和外部连接。目前主流的关键互连技术包括重分佈层(RDL)、硅通孔(TSV)、玻璃通孔(TGV)、陶瓷通孔(TCV)、凸块製造(Bumping)和凸块下金属化(UBM)。上述工艺技术构成了现代高密度芯片互连的基石。透过协同合作，它们推动芯片封装朝向更小的尺寸、更高的集成度和更卓越的性能发展，為高性能计算、AI和5G通信等先进应用提供重要的支持。

先进封装中的关键工艺技术

RDL是指在晶圆表面形成导电金属层以构建金属佈缐的技术，从而实现I/O电极的重新分佈，以完成芯片与外部元件之间的电气连接。

TSV/TGV/TCV基于不同基板材料，常见通孔技术包括TSV、TGV和TCV。其中，TSV被公认為实现2.5D/3D先进封装的核心技术之一，因其能有效缩短芯片间信号传输距离，令器件电气性能更优异、体积更小和重量更轻。

Bumping 凸块是集成电路先进封装中的主要接口，在整个封装结构中起到机械连接、电气连接以及散热通道的作用。製作凸块的工艺称為Bumping。与引缐键合技术相比，Bumping技术可实现更小间距的凸块，显著提升芯片封装的I/O密度，更适用于高速信号传输。

UBMUBM是一种导电接口，用于确保芯片上的微型电气焊盘与最终将芯片连接至基板或PCB的更大焊球之间形成可靠连接。

中国先进封装市场规模

中国先进封装市场的规模由2020年的人民币351亿元增长至2024年的人民币698亿元，同期年複合增长率為18.7%。此期间的增长主要得益于5G、物联网、AI等新兴技术的需求，以及HPC与存储解决方案需求的日益增加。由2024年至2029年，预计到2029年市场规模将增长至人民币1,705亿元，年複合增长率為19.6%。在此期间，随著电子器件向更高性能、更小尺寸和更低功耗方向发展，将进一步推动市场快速增长。

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