淺談存儲(chǔ)器芯片封裝技術(shù)的挑戰(zhàn)
發(fā)布時(shí)間:2020-12-10 來源:長電科技 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】存儲(chǔ)器想必大家已經(jīng)非常熟悉了,大到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器終端,小到我們?nèi)粘?yīng)用的手機(jī)、電腦等電子設(shè)備,都離不開它。作為計(jì)算機(jī)的“記憶”裝置,其主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。一般來說,存儲(chǔ)器可分為兩類:易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。其中,“易失性存儲(chǔ)器”是指斷電以后,內(nèi)存信息流失的存儲(chǔ)器,例如DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器),包括電腦中的內(nèi)存條。
存儲(chǔ)器想必大家已經(jīng)非常熟悉了,大到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器終端,小到我們?nèi)粘?yīng)用的手機(jī)、電腦等電子設(shè)備,都離不開它。作為計(jì)算機(jī)的“記憶”裝置,其主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。一般來說,存儲(chǔ)器可分為兩類:易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。其中,“易失性存儲(chǔ)器”是指斷電以后,內(nèi)存信息流失的存儲(chǔ)器,例如DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器),包括電腦中的內(nèi)存條。而“非失性存儲(chǔ)器”是指斷電之后,內(nèi)存信息仍然存在的存儲(chǔ)器,主要有NOR Flash和NAND Flash兩種。
存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢
存儲(chǔ)器作為電子元器件的重要組成部分,在半導(dǎo)體產(chǎn)品中占有很大比例。根據(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì),即使全球市場持續(xù)受到COVID-19的影響,存儲(chǔ)產(chǎn)品的年增長率仍將突破12%,達(dá)到124.1B$,并且在數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)器應(yīng)用上發(fā)展巨大。根據(jù)其預(yù)測,在不久的將來,存儲(chǔ)的需求將保持10.8%的增長率,同時(shí)均價(jià)也將以7.3%的年增長率逐年上升,將成為芯片行業(yè)最大增長點(diǎn)之一。
雖然,大眾普遍對于存儲(chǔ)器已有初步認(rèn)知,但對于其制造流程還是不甚了解。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈劃分,存儲(chǔ)器制造流程的核心環(huán)節(jié)主要包括四個(gè)部分,即IC設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝、成品測試。其中芯片封裝與成品測試屬于芯片制造的最后環(huán)節(jié),也是決定著產(chǎn)品是否成功的關(guān)鍵步驟。長電科技具備核心封測技術(shù)和自2004年以來的大量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),能有效把控存儲(chǔ)封裝良品率,助力存儲(chǔ)產(chǎn)品迅速發(fā)展。
目前全球存儲(chǔ)器封裝技術(shù)幾經(jīng)變遷,封裝工藝逐漸由雙列直插的通孔插裝型轉(zhuǎn)向表面貼裝的封裝形式,其中先進(jìn)的封裝技術(shù)是發(fā)展主流,包括晶圓級封裝(WLP)、三維封裝(3DP)和系統(tǒng)級封裝(SiP)等。存儲(chǔ)器和終端廠商在成本允許的條件下,采用先進(jìn)封裝技術(shù)能夠提升存儲(chǔ)性能,以適應(yīng)新一代高頻、高速、大容量存儲(chǔ)芯片的需求。
長電解決方案迎擊挑戰(zhàn)
存儲(chǔ)器的封裝工藝制程主要分為圓片超薄磨劃、堆疊裝片、打線、后段封裝幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中,“圓片磨劃”是存儲(chǔ)技術(shù)的3大關(guān)鍵之一,其主要目的是硅片減薄和切割分離。這對于存儲(chǔ)封裝的輕量化、小型化發(fā)展十分重要,然而更薄的芯片需要更高級別的工藝能力和控制,這使得許多封裝廠商面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
翹曲和碎屑
隨著芯片的厚度越薄,芯片強(qiáng)度越脆,傳統(tǒng)的磨劃工藝很容易產(chǎn)生芯片裂紋,這是由于傳統(tǒng)機(jī)械切割會(huì)在芯片中產(chǎn)生應(yīng)力,這將會(huì)導(dǎo)致芯片產(chǎn)生一些損傷,如側(cè)崩、芯片碎裂等,而減薄后的圓片,厚度越小,其翹曲度越大,極易造成圓片破裂。
在此環(huán)節(jié),長電科技摒棄了對芯片厚度有局限性的傳統(tǒng)磨劃工藝,根據(jù)金屬層厚度與圓片厚度的不同,分別采用DAG(研磨后劃片)、SDBG(研磨前隱形切割)、DBG(先劃后磨)等不同的工藝技術(shù)。
DBG工藝是將原來的「背面研磨→劃片」的工藝程序進(jìn)行逆向操作,即:先對晶片進(jìn)行半切割加工,然后通過背面研磨使晶片分割成芯片的技術(shù)。通過運(yùn)用該技術(shù),可最大限度地抑制分割芯片時(shí)產(chǎn)生的側(cè)崩和碎裂,大大增強(qiáng)了芯片的自身強(qiáng)度。
而SDBG則是一種激光切割方法,與刀片切割不同,這種方法不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),而是在芯片內(nèi)部形成變質(zhì)層之后,以變質(zhì)層為起點(diǎn)進(jìn)行分割,最后通過研磨將變質(zhì)層除去。因此,使用隱形切割工藝時(shí),刀痕寬度幾乎為零,這對切割道進(jìn)一步狹窄化有著很大的貢獻(xiàn)。與通常的刀片切割工藝相比,單位圓片可獲取的芯片數(shù)量有望增加。
異物
當(dāng)然,除了翹曲和碎裂的問題,在芯片封裝過程中,任何一顆細(xì)小的顆粒都是致命的,它很可能會(huì)導(dǎo)致芯片的碎裂,從而使整個(gè)產(chǎn)品報(bào)廢。因此,在生產(chǎn)過程中對于潔凈度控制顯得尤為重要。
針對這個(gè)問題,長電科技不僅為每臺(tái)貼片機(jī)器配置HEPA過濾器,并且還為工作人員設(shè)置專用、密封的工具進(jìn)行產(chǎn)品轉(zhuǎn)移,以確保絕對潔凈的作業(yè)環(huán)境。作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體微系統(tǒng)集成和封裝測試服務(wù)提供商,長電科技不僅在“圓片磨劃”環(huán)節(jié)有良好的把控,對于整體的封裝工藝都有著成熟的技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備支持。針對超薄芯片的貼裝,長電科技有著多條SMT產(chǎn)線、貼裝超薄芯片夾具與先進(jìn)的molding工藝,能夠幫助客戶提供最佳的封裝解決方案。
專用以及封裝工具
存儲(chǔ)芯片完成封裝工藝之后,將進(jìn)入測試階段,這個(gè)階段主要是為了確認(rèn)芯片是否能夠按照設(shè)計(jì)的功能正常運(yùn)作,如DRAM產(chǎn)品測試流程包括了老化測試、核心測試、速度測試、后段工藝幾個(gè)步驟,只有測試合格的產(chǎn)品才可以進(jìn)行量產(chǎn)和出貨。
長電科技在測試環(huán)節(jié)擁有先進(jìn)的測試系統(tǒng)和能力,能夠向客戶提供全套測試平臺(tái)和工程服務(wù),包括晶圓凸點(diǎn)、探針、最終測試、后測試和系統(tǒng)級測試,以幫助客戶以最低的測試成本實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解。目前長電科技已經(jīng)和國內(nèi)外存儲(chǔ)類產(chǎn)品廠商之間有廣泛的合作。其中,NAND閃存以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)產(chǎn)品已得到海內(nèi)外客戶認(rèn)可,并已經(jīng)量產(chǎn)。
隨著芯片不斷向微型化發(fā)展,工藝制程開始向著更小制程推進(jìn),已經(jīng)越來越逼近物理極限。在此情況下,先進(jìn)的封測技術(shù)是未來存儲(chǔ)技術(shù)的重要發(fā)展方向。長電科技作為中國封測領(lǐng)域的龍頭企業(yè),在先進(jìn)封測領(lǐng)域持續(xù)突破創(chuàng)新,致力于為客戶提供優(yōu)質(zhì)、全面的服務(wù),助力存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
關(guān)于長電科技
長電科技是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體微系統(tǒng)集成和封裝測試服務(wù)提供商,提供全方位的微系統(tǒng)集成一站式服務(wù),包括集成電路的系統(tǒng)集成封裝設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品認(rèn)證、晶圓中測、晶圓級中道封裝測試、系統(tǒng)級封裝測試、芯片成品測試并可向世界各地的半導(dǎo)體供應(yīng)商提供直運(yùn)。
通過高集成度的晶圓級WLP、2.5D/3D、系統(tǒng)級(SiP)封裝技術(shù)和高性能的Flip Chip和引線互聯(lián)封裝技術(shù),長電科技的產(chǎn)品和技術(shù)涵蓋了主流集成電路系統(tǒng)應(yīng)用,包括網(wǎng)絡(luò)通訊、移動(dòng)終端、高性能計(jì)算、車載電子、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人工智能與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智造等領(lǐng)域。在中國、韓國擁有兩大研發(fā)中心,在中國、韓國及新加坡?lián)碛辛蠹呻娐烦善飞a(chǎn)基地,營銷辦事處分布于世界各地,可與全球客戶進(jìn)行緊密的技術(shù)合作并提供高效的產(chǎn)業(yè)鏈支持。
(來源:長電科技)
(來源:編譯自EDN, 作者:長電科技)
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