2.5D/3D芯片封装技术详解‌与先进封装用清洗剂介绍

2.5D/3D芯片封装技术详解‌

‌一、技术定义与核心差异‌

1. ‌2.5D封装‌

• ‌结构‌：芯片水平排列在硅中介层（Interposer）上，中介层通过TSV（硅通孔）连接底层基板。

• ‌关键工艺‌：中介层制造、微凸点（Microbump）、高密度布线。

• ‌典型方案‌：台积电CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）、英特尔的EMIB（嵌入式多芯片互连桥）。

2. ‌3D封装‌

• ‌结构‌：芯片垂直堆叠，直接通过TSV或混合键合（Hybrid Bonding）实现层间互连。

• ‌关键工艺‌：超薄晶圆加工、TSV填充、热管理。

• ‌典型方案‌：三星的X-Cube、英特尔的Foveros、AMD的3D V-Cache。

‌二、产业链分析‌

1. ‌上游‌

• ‌材料‌：硅中介层、ABF薄膜（用于基板）、高纯度封装胶、TSV填充材料。

• ‌设备‌：光刻机（极紫外光刻）、刻蚀机、电镀设备、键合机。

• ‌核心厂商‌：信越化学（材料）、ASML（光刻）、应用材料（刻蚀）。

2. ‌中游‌

• ‌设计与制造‌：台积电、三星、英特尔主导先进封装技术；设计公司如AMD、NVIDIA依赖代工厂封装能力。

• ‌封装测试‌：日月光、长电科技、通富微电提供2.5D/3D封装服务。

3. ‌下游‌

• ‌应用领域‌：AI芯片（如NVIDIA H100）、移动设备（苹果M系列芯片）、自动驾驶（特斯拉FSD）、高性能计算（HPC）。

‌三、现状与挑战（2025年）‌

1. ‌市场现状‌

• ‌规模‌：全球先进封装市场规模超800亿美元，2.5D/3D占比超40%。

• ‌竞争格局‌：台积电CoWoS产能垄断AI芯片市场；三星加速3D封装量产；中国长电科技在国产替代中突破。

2. ‌技术瓶颈‌

• ‌热管理‌：3D堆叠导致热量集中，需液冷或微流体技术。

• ‌成本‌：2.5D中介层成本占封装总成本50%以上。

• ‌良率‌：TSV填充和键合工艺良率需提升至99.99%。

3. ‌政策与生态‌

• 美国限制高端封装设备出口，中国加速国产设备研发；

• 开源芯片架构（如RISC-V）推动封装标准化。

‌四、应用需求驱动‌

1. ‌AI与HPC‌

• ‌需求‌：大模型训练需高带宽内存（HBM）+ GPU的2.5D集成方案（如NVIDIA DGX系统）。

2. ‌移动设备‌

• ‌需求‌：手机SoC追求“面积效率”，苹果A/M系列芯片采用InFO-PoP封装。

3. ‌汽车电子‌

• ‌需求‌：自动驾驶芯片需3D封装实现低延迟、高可靠性（如特斯拉HW5.0）。

4. ‌数据中心‌

• ‌需求‌：存算一体架构依赖3D堆叠，如CXL协议下的内存扩展方案。

‌五、未来趋势‌

1. ‌技术融合‌：3D封装与Chiplet（小芯片）结合，实现异构集成。

2. ‌材料创新‌：玻璃基板替代硅中介层，降低2.5D成本。

3. ‌绿色封装‌：低温键合工艺减少能耗，符合碳中和目标。

先进芯片封装清洗介绍

·         合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

·         水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

·         污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

·         这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

·         合明科技运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。