2024年中国高端ic-3d封装市场探析(3d -ic封装)

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2016年中国高端ic-3d封装市场探析（3d -ic封

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目 录

2016年中国高端ic-3d封装市场探析（3d -ic封装） ....................................... 2

第一节 3d集成系统分析 ............................................................................ 2

一、3d-ic封装 ....................................................................................... 2

2、3D封装技术的优势 ........................................................................................ 2

二、3d-ic集成 ....................................................................................... 3 三、3d-si集成 ....................................................................................... 3 第二节 2016年中国高端ic-3d封装发展总况........................................... 3

一、3d-ic技术蓬勃发展的背后推动力 ............................................... 3 二、3d-ic封装的快速普及 ................................................................... 4 三、3d封装技术将显著提升电源管理器件性能 .............................. 4

1、新维度上的创新.............................................................................................. 5 3、封装的作用...................................................................................................... 5

四、3d-ic明后年增温 封装大厂已积极布署 ..................................... 6 五、3d封装领域：后进入公司成长空间更大 .................................. 6 六、3d封装技术解决芯片封装日益缩小的挑战 .............................. 7 七、3d-ic是半导体封装的必然趋势 ................................................... 8 第三节 高端ic-3d封装研究进展 ................................................................ 9

一、3d芯片封装技术创新 .................................................................. 9 二、tb级3d封装存储芯片 ................................................................. 9 第四节 3d-ic集成封装系统（sip）的可行性研究 .................................. 10 1、系统封装（SiP）的上风 ............................................................................... 10 2、系统封装（SiP）的市场讯息与发展趋势 ................................................... 10

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2016年中国高端ic-3d封装市场探析（3d -ic封装）

第一节 3d集成系统分析

一、3d-ic封装

1、3d-ic封装制造工艺

离子注入Ion Implantation晶圆衬底是纯硅材料的，不导电或导电性极弱。为了在芯片内具有导电性，必须在晶圆里掺入微量的不纯物质，通常是砷、硼、磷。掺杂可以在扩散炉中进行，也可以采用离子注入实现。

一些先进的应用都是采用离子注入掺杂的。离子注入有中电流离子注入、大电流/低能量离子注入、高能量离子注入三种，适于不同的应用需求。

热处理Thermal Processing利用热能将物体内产生内应力的一些缺陷加以消除。所施加的能量将增加晶格原子及缺陷在物体内的振动及扩散，使得原子的排列得以重整。热处理是沉积制造工序后的一个工序，用来改变沉积薄膜的机械性能。目前热处理技术主要有两项应用：一个使用超低k绝缘体来提升多孔薄膜的硬度，另一个使用高强度氮化物来增加沉积薄膜的韧性抗张力，以提升器件性能。在紫外热处理反应器里，等离子增强化学气相沉积薄膜经过光和热的联合作用改变了膜的性能。高强度氮化薄膜中紫外热处理工艺使连接重排，空间接触更好，产生出了提高器件性能所需的高强度水平。

化学机械研磨CMP推动芯片技术向前发展的关键之一是每个芯片的层数在增加，一个芯片上堆叠的层数越来越多，而各层的平坦不均会增加光刻精细电路图像的困难。CMP系统是使用抛光垫和化学研磨剂选择性抛光沉积层使其平坦化。CMP包括多晶硅金属介质（PMD）平坦化、层间绝缘膜（ILD）平坦化和钨平坦化。CMP是铜镶嵌互连工艺中的关键技术。

2、3D封装技术的优势

在尺寸和重量方面，3D设计替代单芯片封装缩小了器件尺寸、减轻了重量。与传统封装相比，使用3D技术可缩短尺寸、减轻重量达40-50倍；在速度方面，

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3D技术节约的功率可使3D元件以每秒更快的转换速度运转而不增加能耗，寄生性和方法；硅片后处理等等。

3D封装改善了芯片的许多性能，如尺寸、重量、速度、产量及耗能。当前，3D封装的发展有质量、电特性、机械性能、热特性、封装成本、生产时间等的限制，并且在许多情况下，这些因素是相互关联的。3D封装开发如何完成、什么时候完成，大多数IC专家认为可能会经历以下几个阶段。具有TSV和导电浆料的快闪存储器晶圆叠层很可能会发展，随后会有表面凸点间距小至5μm的IC表面-表面键合出现。最后，硅上系统将会发展到存储器、图形和其它IC将与微处理器芯片相键合。 二、3d-ic集成

3D集成最大的优势在于其异质集成的能力。异质集成是在一个封装中灵活的、小型化的、成本合理的集成不同的功能，如信号处理、传感器、执行器、光子学、能量、冷却等。“异质”具有多种含义，包括：

不同的学科：电子、机械、光学、化学等；不同的材料：硅、III-V族及其他化合物等；不同的器件：半导体微电子器件、光电子/光子器件、MEMS、NEMS等；不同的功能：信号处理、传感器、执行器、光子学、能量、冷却等；不同的工艺：CMOS工艺，GaAs工艺等；不同的尺寸：如不同尺寸的晶圆。 三、3d-si集成

SiP将多个不同功能的有源元件，以及无源元件、微机电系统（MEMS）、光学元件等其他元件，组合到一个单元中，形成一个可提供多种功能的系统或子系统，允许异质IC集成，是最好的封装集成。相比于SoC，SiP集成相对简单，设计周期和面市周期更短，成本较低，可以实现更复杂的系统，但SiP也仅仅集成了10~20%的系统。

第二节 2016年中国高端ic-3d封装发展总况

一、3d-ic技术蓬勃发展的背后推动力

3DIC技术蓬勃发展的背后推动力来自消费市场采用越来越复杂的互连技术连接硅片和晶圆。这些晶圆包含线宽越来越窄的芯片。

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这些尺寸缩小了的IC设计促进了人们对高密度、高成本效益的制造与封装技术的需求，进而不断挑战IC制造商尽可能地减少越来越高的固定设备投资成本。

许多3D应用仍使用传统的球栅阵列（BGA）、方形扁平无引线（QFN）、引线栅格阵列（LGA）和小外形晶体管（SOT）封装。不过，更多应用正在转向两种主要技术：扇出晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）和嵌入式裸片封装。

目前，扇出WLCSP主要用于采用BGA的多引脚数（超过120个引脚）应用。嵌入式裸片封装技术适合用于引脚数较少的应用，这些应用将芯片和分立元件嵌入PCB基板，并采用微机电系统（MEMS）IC。 二、3d-ic封装的快速普及

近年来，以便携通信为代表的电子信息产业突飞猛进地向前发展，首先表现在高速互联网的快速普及，所有电子设备都通过数字化、网络化联系在一起。家用电器设备和办公室设备通过便携设备（如手机、数码相机等）联系在一起；其次是以手机为代表的便携电子设备的功能越来越多，性能越来越强。前两年还只有通信功能的手机，现在已成为集通信、摄像、照相、传输文字信息和图象信息于一身的现代综合型电子设备；再次，随着逻辑电路的高速化，通信电路的高频化，采用传统的封装技术，无论从信号质量还是从降低噪声方面，都遇到了难以克服的困难，需要开发短布线、短连接的封装方式。

目前，半导体集成电路生产规模的特征尺寸已达到0.13",m，伴随着芯片集成度的提高、特征尺寸的减小、I/O端子数的增加，片式元件的尺寸，封装基板的线宽/间距、互联孔直径都在迅速减小。对于这些微小的片式元件和更高精细度的封装基板，无论从制造还是从操作、使用角度，遇到的困难越来越大。因此，无论从半导体芯片封装角度，还是从封装基板角度，都需要改变传统的封装模式，而应该采用具有系统集成功能的3Dic封装形式。 三、3d封装技术将显著提升电源管理器件性能

TI的PowerstackTM封装技术是一种简单且独特的3D封装方案，它在许多应用和系统里提升了电源管理器件的性能参数。

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