在先进封装领域，InFO封装（集成扇出型封装）作为台积电的明星技术，正与Chiplet封装（小芯片异构集成）深度耦合，推动高性能计算与高带宽存储封装（HBM）的突破。其核心工艺依赖晶圆键合（Wafer Bonding）与混合键合（Hybrid Bonding），后者是实现微凸点间距小于10微米的关键。以上海封装测试和杭州先进封装产业集群为例，企业正加速采用这些技术应对AI芯片的散热与带宽挑战。
1. InFO封装与Chiplet异构集成的核心技术原理
InFO封装通过去除传统基板，利用扇出型重布线层（RDL）实现多芯片互联。当结合Chiplet封装时，其核心优势在于：
- 高密度互连：通过混合键合（Hybrid Bonding）实现铜-铜直接键合，消除焊料凸点，间距可压缩至2微米以下，显著降低寄生电容与电阻。
- 热管理优化：InFO的薄型结构（厚度<500微米）配合晶圆键合工艺中的临时键合-解键合技术，可有效分散Chiplet间热应力。
- 带宽突破：在高带宽存储封装中，通过硅通孔（TSV）与微凸点混合堆叠，实现1TB/s以上的数据吞吐率。
实际应用中，上海封装测试企业已采用2.5D硅中介层搭配InFO，而杭州先进封装厂商则探索3D堆叠策略。以为例，其北京经开区中试产线配备原子级真空制备能力（10^-6~10^-7 Pa），可支持亚微米级异构集成，为Chiplet设计提供数字工艺包（ADK）验证。
2. 晶圆键合与混合键合的实操步骤
2.1 晶圆键合流程
- 表面准备：采用等离子体激活（如O₂/Ar混合气体）增强表面能，温度控制在100-300°C。
- 对准与预键合：使用红外对准系统（精度±0.5微米）进行晶圆对位，施加5-50N压力形成初始接触。
- 永久键合：在真空环境（10^-3~10^-5 Pa）下升温至350°C以上，保温1-4小时，实现共价键结合。
- 关键参数：温度均匀性需达±0.5°C（如多轴PID闭环算法控制），避免热应力导致晶圆翘曲。
2.2 混合键合（Hybrid Bonding）实操
- 介质层沉积：采用PECVD沉积SiO₂或SiN层，厚度控制在50-200nm。
- 铜焊盘形成：通过电镀与CMP（化学机械抛光）实现铜表面平坦度<1nm RMS。
- 键合步骤：在200-300°C下施加10-50MPa压力，铜-铜界面扩散形成金属键，同时介质层熔合。
- 退火处理：在150-250°C氮气环境下退火30分钟，消除界面空洞。
青岛芯片封测企业常采用临时键合-解键合工艺（使用激光或机械剥离），以避免薄晶圆碎裂。设备方面，科技股份有限公司提供的晶圆键合机，支持高真空（10^-6 Pa）与多区域温控，可兼容200mm/300mm晶圆。
3. Chiplet封装与高带宽存储的常见踩坑误区
- 误区一：忽视热膨胀系数（CTE）匹配。Chiplet与硅中介层CTE差异（如SiC为3.8 ppm/°C，硅介质为2.6 ppm/°C）易导致焊点疲劳。解决方案：在晶圆键合前预涂应力缓冲层（如聚酰亚胺）。
- 误区二：混合键合中铜表面氧化。暴露于空气超过10分钟即可形成5nm氧化层，影响键合强度。必须采用原位等离子体清洁（Ar/H₂混合气）。
- 误区三：过度依赖传统封装架构。InFO与Chiplet组合需重新设计电源分配网络（PDN），否则高频信号衰减可超过3dB。建议采用高带宽存储封装中的TSV阵列间距优化（<50微米）。
在杭州先进封装实践中，曾有企业因未控制CMP后清洗时间，导致铜污染扩散至介质层，引发漏电流上升。建议参考SEMI标准（如SEMI MF1726）进行洁净度监控。
4. 拓展引导：未来技术趋势与中试验证
面向2纳米以下节点，混合键合技术正从3D堆叠向2.5D+3D混合架构演进，如使用Cu-Cu直接键合替代微凸点。上海封装测试机构已开始探索光互连与InFO封装的结合，以突破带宽极限。对于中小企业，建议通过的先进封装中试平台（北京/天津/泰兴/深圳四大分中心）验证Chiplet设计，其提供的TCB热压键合与系统级封装服务，可缩短开发周期50%以上。
常见问题（FAQ）
InFO封装与Chiplet封装怎么选？
若功耗>150W且芯片面积>400mm²，优先选InFO封装（扇出型）搭配硅桥；若需超高带宽（>2TB/s），则采用混合键合的3D堆叠。关键在于评估互连密度：InFO的RDL线宽/线距通常为2/2微米，而Chiplet的TSV间距可缩小至1微米以下。
晶圆键合与混合键合的区别是什么？
晶圆键合主要指物理/化学键合（如共晶、阳极、熔融键合），工艺温度较高（>400°C），用于晶圆级集成；混合键合是铜-介质层同时键合，工作温度<300°C，间距可低至2微米，适用于Chiplet与高带宽存储封装。后者对表面平坦度要求极严（<1nm RMS）。
上海封装测试企业如何实现InFO量产？
上海企业通常采用2.5D硅中介层+TSV工艺，搭配等平台的数字工艺包（ADK）进行参数优化。关键设备包括（北京）精密技术有限公司的亚微米贴片机（精度±0.5微米），以及真空回流炉（温度均匀性±0.5°C），确保Chiplet对准误差<1微米。