包装在创新舞台上占据中心位置

作者:Dave Lammers

封装已经成为半导体行业最有力的创新形式之一。随着经典(几何)扩展变得更加困难,各种 "等效扩展 "的创新已经站出来,特别是193纳米的浸入式光刻技术、紧张的硅、高K/金属门、finFETs完全耗尽的SOI和垂直NAND。

现在轮到包装了,这让GLOBALFOUNDRIES的包装研发副总裁Dave McCann等专家成为关注的焦点。

麦肯在他位于纽约州马耳他的办公室接受采访时说,更多的客户正在转向包装创新。"他说:"在所有应用领域,客户比以往任何时候都更多地将多个芯片集成到一个封装中,以解决规模限制问题。

对于服务器和网络等高带宽应用,McCann说,GF是唯一拥有32纳米TSV大批量生产的代工厂。

GF和 美光科技已经合作开发了 混合存储器立方体(HMC)产品,由GF创建支持TSV的逻辑层,与美光的DRAM芯片堆叠在一起。

"我们收到了很多客户对2.5D设计的要求,这利用了我们在ASIC方面的经验。 在ASIC方面的经验加上内存和高速Serdes的经验。其中大多数是在硅插板上,我们在上面创建高密度的痕迹,使ASIC和存储器互连,从而使客户实现非常高的带宽产品。"

先进的包装 射频和物联网创新也受到多芯片应用的推动,利用不同GF工厂和节点的芯片。他补充说,这使得在最具成本效益的节点上使用芯片,而不是强行集成和次优成本。

一些射频和物联网应用的一个令人感兴趣的研发方向是使用玻璃基板,而不是硅,因为硅的损耗太大。"我们相信,我们可以创建非常密集的互连,并摆脱所有的无源器件,使用玻璃通孔。产品可以变得更薄,"McCann说。光子学是另一个重要领域。我们的目标是将光子信号直接带到模块,而不是停留在电路板或背板上。

对于高端移动和其他市场,McCann说:"晶圆级扇出是一项了不起的技术,首先可以实现更多的IO。后来我们将看到它也被用于集成多个芯片,首先是内存和应用处理器。"然而,高密度扇出式应用的成本将高于它们将取代的低成本基片式封装。

薄玻璃和FO-WLP允许将多个芯片放在非常近的地方,提供了一个更小的足迹,更薄的轮廓和更高的性能。由于取消了层压板基材,所以外形更薄。而McCann指出,这些技术 "对射频和物联网来说特别有趣,因为高频信号的损耗低"。

"最低成本的WLFO供应链将利用OSAT来做他们最擅长的事情。我们不想做OSAT可以做得同样好,甚至更好的事情。特别是在主流技术领域,OSAT可以向许多客户提供他们的解决方案,比我们内部提供的更便宜,"麦肯说。他补充说,这使客户可以灵活地使用他们想使用的供应链。

"GF与IBM的微电子部门的结合带来了新的机会,包括高密度堆叠应用。作为唯一一家在高密度三维逻辑TSV方面拥有HVM经验的代工厂,我们为市场带来了可信度,"McCann说。除了三维TSV,GF还在内部设计和开发2.5D硅插板产品,在OSATs进行批量生产,"提供设计技能与低成本生产路径的最佳组合"。

"GF还在研究低成本的替代方案 存储器技术 麦肯说:"我们将在不增加层成本的情况下与新的硅节点一起扩展,并在多种产品技术中使用的技术。 下一代模块内通信 GF的产品组合可扩展到2.5D以及3D包装解决方案。

业内分析人士表示,他们正在密切关注该代工厂的封装技能。

ChipWorks(渥太华)的高级研究员Dick James说,GF有机会进一步利用过去十年在IBM微电子内部开发的通硅孔和插板技术。James指出,最近发布的国际半导体技术路线图(ITRS)的执行摘要强调了将异质集成电路集成到系统级解决方案中的必要性。James说,将高带宽内存与图形处理器结合在一起是未来一个特别重要的领域,这个领域将利用GF Fishkill, N.Y. 工厂的插板经验。McCann补充说,这也将建立在GF在大型薄型芯片堆叠方面的专长之上。

总部位于德克萨斯州奥斯汀的包装咨询公司TechSearch International的总裁Jan Vardaman说,她的公司看到越来越多的硅插板被用于高性能应用。"她指出:"使用硅插板可以在顶部使用散热器,以帮助消除热量。

Vardaman说,晶圆级扇形封装的使用也带来了很多基础设施的变化,首先是IC/封装协同设计。

到目前为止,大多数应用处理器一直在使用带有倒装芯片互连的层压板衬底。"有了扇出式WLP,就不需要传统的带底层填充物的层压基板。只是有很多基础设施的变化。所有的封装都可以在代工厂进行,或者在拥有非传统OSAT装配线的OSAT进行,"Vardaman说。

TechSearch看到FO-WLP除了在基带处理器中得到广泛使用外,还迅速被采用到射频收发器和开关、电源管理集成电路(PMIC)、汽车雷达模块、近场通信(NFC)、音频CODEC、安全设备和微控制器中。GLOBALFOUNDRIES的2D、2.5D和3D互连的合作供应链模式

用于二维、二点五维和三维互连的GF协作供应链模型

因此,难怪客户们纷纷前往Dave McCann的办公室。麦肯说,"客户的数量正在成倍增加,"这是被OSAT合作伙伴和内部开发的技术所吸引。

"GF不曾计划成为OSAT。但是,在OSAT没有投资的地方,我们可以在内部开发独特的能力并获得差异化的优势,那么我们将与OSAT合作,将该解决方案投入生产,"麦肯说。