芯片封装

连接半导体芯片和电子系统的桥梁
芯片封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,起到保护芯片、增强导热性能、沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁和规格通用功能的作用[1][2]。芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用[3]
自20世纪80年代,从引脚插入式封装到表面贴片封装的革新开始,芯片封装技术已经历多代发展变迁,从DIP(双列直插式封装)、QFP(塑料方形扁平封装)、 PGA(针栅阵列封装)、BGA(球栅阵列封装到MCP(多芯片模块)再到SIP(系统级封装)。芯片封装的作用,也从早期的主要保护芯片,演变为提升算力和降低功耗。封装的材料主要包括塑料、陶瓷、金属等。[1][2][4]
5G和AI技术驱动了封装技术的发展,同时各厂商也有着对于高性能芯片的需求,从而推动产生了许多实现高带宽、高密度互连的封装技术路线,包括英特尔推出的EMIB2.5D和Foveros 3D 封装技术,台积电推出的CoWoS、基于FOWLP的InFO以及3D SoIC封装技术,华天科技自主研发的eSIFO技术等[4]

发展沿革

自从Intel公司1971年设计制造出4位微处理器芯片以来,20多年里,CPU从Intel 4004、80286、80386、80486发展到Pentium、PⅡ、PⅢ、P4,从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从MHz发展到今天的GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000多个跃升到千万以上;半导体制造技术的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI(超大规模集成电路)达到ULSI。封装的输入/输出(I/O)引脚从几十根,逐渐增加到几百根,甚至可能达到2000根。这一切真是一个翻天覆地的变化。