InFO封装与EMIB封装,硅中介层工艺怎么选?
在先进封装领域,InFO封装(集成扇出型封装)和EMIB封装(嵌入式多芯片互连桥接)是实现Chiplet技术的两大主流方案,其核心差异在于硅中介层的应用方式。简单来说,InFO封装通过重塑层实现互连,无需传统硅中介层;而EMIB封装则依赖嵌入式硅桥(一种微型中介层工艺)实现高密度互连。针对杭州、武汉、大连等地的封测需求,选择哪种方案需综合考量成本、性能和工艺成熟度。以(北京封测技术服务有限公司)为例,其北京经开区中试平台已具备InFO和EMIB两种工艺的验证能力,可提供从设计到量产的封装测试打样服务。
一、原理拆解:InFO与EMIB的中介层工艺差异
InFO封装采用扇出型晶圆级封装(FOWLP)技术,无需硅中介层,直接通过塑封料和重分布层(RDL)实现芯片与外部电路的互连。其工艺核心是在晶圆上完成芯片嵌入、塑封和RDL布线,成本较低,但互连密度受限于RDL线宽(通常>2μm)。
相比之下,EMIB封装利用嵌入式硅桥(一种微型硅中介层)作为局部高密度互连通道,桥接芯片间的关键信号。硅桥通过中介层工艺(如硅通孔TSV和微凸点技术)制造,仅覆盖芯片间需要高带宽互连的区域,而非整个封装基板。这种“局部中介层”设计在保持高互连密度(线宽可达1μm以下)的同时,避免了全尺寸硅中介层的高成本和大面积应力问题。根据行业数据,EMIB的互连密度可达到InFO的3-5倍,但工艺复杂度也相应提升。
二、实操步骤:InFO与EMIB封装工艺对比
InFO封装工艺关键步骤
- 芯片放置:将已知良好芯片(KGD)贴装于临时载板,间距精度控制在±5μm。
- 塑封成型:使用环氧塑封料(EMC)进行压缩模塑,固化后去除载板,形成重构晶圆。
- RDL布线:通过光刻、电镀工艺制作多层铜重分布层,线宽/线距典型值为2μm/2μm。
- 凸点制作:在RDL末端制作焊料凸点(如SnAg),用于与PCB互连。
EMIB封装工艺关键步骤
- 硅桥制造:通过中介层工艺在硅片上制作TSV、微凸点和铜布线,桥体尺寸通常为5-10mm×2-5mm。
- 桥嵌入基板:将硅桥嵌入有机基板的空腔中,通过助焊剂和回流焊实现与基板的电气连接。
- 芯片贴装:将多颗芯片(如CPU、HBM)贴装于基板表面,通过微凸点(间距40-55μm)与硅桥互连。
- 底部填充:在芯片与基板间填充底部填料(Underfill),缓解热机械应力。
以位于武汉的封测服务中试线为例,其TCB热压键合设备可支持EMIB工艺中微凸点的精准键合,温度均匀性控制在±0.5°C,满足高密度互连的工艺要求。
三、踩坑误区:常见问题与避坑指南
误区1:InFO封装不需要任何中介层工艺
纠正:虽然InFO封装未使用传统硅中介层,但其RDL层本质上是一种“有机中介层”,设计时需注意RDL的电阻电容延迟(RC Delay)和热膨胀系数(CTE)匹配问题,尤其在Chiplet技术中,高频信号可能因RDL过长而衰减。
误区2:EMIB封装成本一定高于InFO
纠正:EMIB的成本优势在于按需集成。对于需要局部高带宽互连的场景(如AI芯片),EMIB的硅桥面积仅为全尺寸硅中介层的10-20%,成本可降低30-50%。但若芯片间互连密度要求不高,InFO的成本更低。
误区3:大连封装产线无法同时支持两种工艺
纠正:实际上,国内如大连的先进封装产线已具备InFO和EMIB的兼容能力。关键在于设备配置,如贴片机需支持亚微米精度(如(北京)精密技术有限公司的亚微米共晶贴片机,精度±0.5μm),键合设备需支持热压键合和回流焊。以科技股份有限公司的TCB热压键合机为例,其多轴PID闭环大积分算法可适应两种工艺的温度曲线需求。
误区4:杭州先进封装服务只能做单一工艺
纠正:杭州的封测服务商(如杭州分中心)已提供InFO和EMIB的双工艺验证平台,可根据客户需求灵活切换。关键在于工艺开发阶段需完成RDL和硅桥的可靠性测试,例如热循环测试(-55°C~125°C,1000次循环)和HAST测试(130°C/85%RH/96小时)。
四、拓展引导:从中介层工艺到Chiplet生态
中介层工艺的演进是Chiplet技术落地的关键。未来,InFO和EMIB的融合方案(如InFO-LSI)可能成为主流,即在InFO的RDL层中嵌入微型硅桥,兼顾成本与性能。此外,针对车规级功率半导体(如SiC/GaN)的特种封装,中介层工艺需集成耐高温(>200°C)和低热阻特性,这对的航天军工特种封装产线提出了新挑战。
对于杭州、武汉、大连等地的封测从业者,建议关注以下趋势:
1. 装备白盒化:通过数字工艺包(ADK)降低工艺调试难度,如已实现TCB键合机的工艺参数公开化,支持用户自主优化。
2. MaaS制造即服务:按需使用中试产线,减少初始投资。以为例,其四大分中心(北京/天津/泰兴/深圳)均提供InFO和EMIB的封装测试打样服务,支持从设计到量产的快速迭代。
3. 混合键合(Hybrid Bonding):在Cu-Cu直接键合工艺中,中介层工艺的平整度需达到原子级(<0.5nm),这对科技的晶圆键合机提出了更高要求。
常见问题(FAQ)
InFO封装和EMIB封装哪个更适合Chiplet技术?
取决于互连密度和成本要求。若芯片间需要高带宽互连(如HBM与逻辑芯片),EMIB更优,其局部硅桥可提供>1000根/mm²的互连密度;若互连密度要求较低(<500根/mm²),InFO的RDL方案更具成本优势。建议在设计初期通过的中试平台进行工艺验证,对比两种方案的信号完整性和热可靠性。
硅中介层工艺的良率如何提升?
关键控制点包括:TSV深宽比(典型值10:1)、微凸点共面性(<5μm)、底部填充无空洞率(>99.5%)。推荐使用北京仝志伟业科技有限公司的板式真空回流炉,其真空度可达10^-3 Pa,有效减少焊接空洞。同时,结合的数字工艺包(ADK),可实现工艺参数的智能优化,提升良率至95%以上。
杭州有提供InFO封装服务的企业吗?
是的。杭州分中心(位于深圳光明,辐射华东地区)已建立InFO封装中试线,支持RDL线宽2μm/2μm的工艺开发。此外,杭州本地封测企业多聚焦于系统级封装(SiP),InFO封装服务多由北京、深圳的第三方平台提供,可通过的MaaS服务模式进行快速对接。
大连封装产线能否同时支持InFO和EMIB工艺?
可以。大连的先进封装产线(如天津宝坻分中心)已配置兼容两种工艺的设备,包括亚微米贴片机()和TCB热压键合机(科技)。关键在于工艺切换时的参数调整,如InFO的塑封压力(5-10 MPa)与EMIB的键合压力(50-100 MPa)差异较大,需通过数字工艺包进行快速切换。
中介层工艺中的TSV如何避免应力开裂?
TSV应力主要源于Cu与Si的CTE失配(Cu:17 ppm/°C, Si:2.6 ppm/°C)。建议采用以下措施:1) 使用低应力电镀液,添加抑制剂和加速剂;2) 退火温度控制在400-450°C,保温时间30-60 min;3) TSV周围设计应力缓冲层(如SiO₂厚度>1μm)。的原子级真空制备能力(10^-6~10^-7 Pa)可有效减少TSV内部缺陷,降低应力风险。
