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证券研究报告
集成电路封装/行业深度报告
领先大市-A(首次)
华金证券电子团队一走进“芯”时代系列深度之六十七“2.5D/3D封装”
技术发展引领产业变革,向高密度封装时代迈进
分析师:孙远峰S0910522120001
分析师:王海维S0910523020005
分析师:王臣复S0910523020006
2023年09月21日
本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考
请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明
核心观点
u打破IC发展限制,向高密度封装时代迈进。集成电路封装是指将制备合格芯片、元件等装配到载体上,采用适当连接
技术形成电气连接,安装外壳,构成有效组件的整个过程,封装主要起着安放、固定、密封、保护芯片,以及确保电
路性能和热性能等作用。先进封装技术通过采用更紧凑、更高级设计和制程技术,可提供更高集成度,更小尺寸,更
高性能及更低能耗芯片。通过将多个芯片堆叠,在显著提高集成度及性能时,降低空间需求。在性能与能耗上,先进
封装通过优化设计与制程,可大幅提高信号传输速度,降低功耗。在制程技术上,先进封装采用如微细化焊球、超低
k材料等创新技术,使得封装电气性能及散热性能有显著提升。未来封装各类间距将会进一步下降,BumpI/0间距将
会缩小至50-40μm之间,重布层线宽间距将至2/2μm,高密度封装时代渐行渐近。
u横向连接/纵向堆叠奠定先进封装技术基石。(1)倒装:在I/O底板上沉积锡铅球,将芯片翻转加热,利用熔融锡铅
球与陶瓷机板相结合来替换传统打线键合;(2)重新布线(RDL):将原来设计的IC线路接点位置(I/Opad),通过晶
圆级金属布线制程和凸块制程改变其接点位置,使IC能适用于不同的封装形式;(3)晶圆级封装:先在整片晶圆上
同时对众多芯片进行封装、测试,最后切割成单个器件,并直接贴装到基板或PCB上,生产成本大幅降低,其中FI-
WLP具有真正裸片尺寸的显著特点,通常用于低输入/输出(I/O)数量(一般小于400)和较小裸片尺寸工艺当中;
FO-WLP初始用于将独立的裸片重新组装或重新配置到晶圆工艺中,并以此为基础,通过批量处理、构建和金属化结构,
Fan-Out的Bump可以长到Die外部,封装后IC也较Die面积更大(1.2倍最大)。(4)TSV:TSV贯穿2.5D/3D封装应用,
TSV生产流程涉及到深孔刻蚀、PVD、CVD、铜填充、微凸点及电镀、清洗、减薄、键合等二十余种设备,其中深孔刻
蚀、气相沉积、铜填充、CMP去除多余金属、晶圆减薄、晶圆键合等工序涉及的设备最为关键。在2.5D封装中TSV充当
多颗裸片和电路板之间桥梁,其中CoWoS为2.5D封装中最突出代表,在3D中TSV用于堆叠,HBM为3D封装最典型应用。
(5)混合键合:HB技术简化3D堆叠布线层,可实现更高互联密度HB技术,且可直接省略再布线,使设计难度降低,避
免再布线及倒装回流焊可提高可靠性。(6)板级埋入式封装:将带有多层导电金属互连的超薄硅片埋入有机封装基
板的最上层,通过焊球与倒装芯片的连接,以实现两个或多个芯片之间的局部高密度互连,与台积电的CoWoS-S封装
相
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