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淺談存儲器芯片封裝技術的挑戰(zhàn)

發(fā)布時間:2020-12-10 來源:長電科技 責任編輯:lina

【導讀】存儲器想必大家已經(jīng)非常熟悉了,大到物聯(lián)網(wǎng)服務器終端,小到我們?nèi)粘玫氖謾C、電腦等電子設備,都離不開它。作為計算機的“記憶”裝置,其主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。一般來說,存儲器可分為兩類:易失性存儲器和非易失性存儲器。其中,“易失性存儲器”是指斷電以后,內(nèi)存信息流失的存儲器,例如DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器),包括電腦中的內(nèi)存條。
 
存儲器想必大家已經(jīng)非常熟悉了,大到物聯(lián)網(wǎng)服務器終端,小到我們?nèi)粘玫氖謾C、電腦等電子設備,都離不開它。作為計算機的“記憶”裝置,其主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。一般來說,存儲器可分為兩類:易失性存儲器和非易失性存儲器。其中,“易失性存儲器”是指斷電以后,內(nèi)存信息流失的存儲器,例如DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器),包括電腦中的內(nèi)存條。而“非失性存儲器”是指斷電之后,內(nèi)存信息仍然存在的存儲器,主要有NOR Flash和NAND Flash兩種。
 
存儲器的發(fā)展趨勢
存儲器作為電子元器件的重要組成部分,在半導體產(chǎn)品中占有很大比例。根據(jù)IC Insights統(tǒng)計,即使全球市場持續(xù)受到COVID-19的影響,存儲產(chǎn)品的年增長率仍將突破12%,達到124.1B$,并且在數(shù)據(jù)中心和云服務器應用上發(fā)展巨大。根據(jù)其預測,在不久的將來,存儲的需求將保持10.8%的增長率,同時均價也將以7.3%的年增長率逐年上升,將成為芯片行業(yè)最大增長點之一。
 
淺談存儲器芯片封裝技術的挑戰(zhàn)
 
雖然,大眾普遍對于存儲器已有初步認知,但對于其制造流程還是不甚了解。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈劃分,存儲器制造流程的核心環(huán)節(jié)主要包括四個部分,即IC設計、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)品是否成功的關鍵步驟。長電科技具備核心封測技術和自2004年以來的大量生產(chǎn)經(jīng)驗,能有效把控存儲封裝良品率,助力存儲產(chǎn)品迅速發(fā)展。
 
目前全球存儲器封裝技術幾經(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,其中先進的封裝技術是發(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。存儲器和終端廠商在成本允許的條件下,采用先進封裝技術能夠提升存儲性能,以適應新一代高頻、高速、大容量存儲芯片的需求。
 
長電解決方案迎擊挑戰(zhàn)
存儲器的封裝工藝制程主要分為圓片超薄磨劃、堆疊裝片、打線、后段封裝幾個環(huán)節(jié)。其中,“圓片磨劃”是存儲技術的3大關鍵之一,其主要目的是硅片減薄和切割分離。這對于存儲封裝的輕量化、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)機械切割會在芯片中產(chǎn)生應力,這將會導致芯片產(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。
 
DBG工藝是將原來的「背面研磨→劃片」的工藝程序進行逆向操作,即:先對晶片進行半切割加工,然后通過背面研磨使晶片分割成芯片的技術。通過運用該技術,可最大限度地抑制分割芯片時產(chǎn)生的側(cè)崩和碎裂,大大增強了芯片的自身強度。
 
淺談存儲器芯片封裝技術的挑戰(zhàn)
 
而SDBG則是一種激光切割方法,與刀片切割不同,這種方法不會產(chǎn)生機械振動,而是在芯片內(nèi)部形成變質(zhì)層之后,以變質(zhì)層為起點進行分割,最后通過研磨將變質(zhì)層除去。因此,使用隱形切割工藝時,刀痕寬度幾乎為零,這對切割道進一步狹窄化有著很大的貢獻。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。
 
淺談存儲器芯片封裝技術的挑戰(zhàn)
 
異物
當然,除了翹曲和碎裂的問題,在芯片封裝過程中,任何一顆細小的顆粒都是致命的,它很可能會導致芯片的碎裂,從而使整個產(chǎn)品報廢。因此,在生產(chǎn)過程中對于潔凈度控制顯得尤為重要。
 
針對這個問題,長電科技不僅為每臺貼片機器配置HEPA過濾器,并且還為工作人員設置專用、密封的工具進行產(chǎn)品轉(zhuǎn)移,以確保絕對潔凈的作業(yè)環(huán)境。作為全球領先的半導體微系統(tǒng)集成和封裝測試服務提供商,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和先進的設備支持。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的molding工藝,能夠幫助客戶提供最佳的封裝解決方案。
 
淺談存儲器芯片封裝技術的挑戰(zhàn)
 
專用以及封裝工具
存儲芯片完成封裝工藝之后,將進入測試階段,這個階段主要是為了確認芯片是否能夠按照設計的功能正常運作,如DRAM產(chǎn)品測試流程包括了老化測試、核心測試、速度測試、后段工藝幾個步驟,只有測試合格的產(chǎn)品才可以進行量產(chǎn)和出貨。
長電科技在測試環(huán)節(jié)擁有先進的測試系統(tǒng)和能力,能夠向客戶提供全套測試平臺和工程服務,包括晶圓凸點、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現(xiàn)最優(yōu)解。目前長電科技已經(jīng)和國內(nèi)外存儲類產(chǎn)品廠商之間有廣泛的合作。其中,NAND閃存以及動態(tài)隨機存儲產(chǎn)品已得到海內(nèi)外客戶認可,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,已經(jīng)越來越逼近物理極限。在此情況下,先進的封測技術是未來存儲技術的重要發(fā)展方向。長電科技作為中國封測領域的龍頭企業(yè),在先進封測領域持續(xù)突破創(chuàng)新,致力于為客戶提供優(yōu)質(zhì)、全面的服務,助力存儲產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
 
關于長電科技
長電科技是全球領先的半導體微系統(tǒng)集成和封裝測試服務提供商,提供全方位的微系統(tǒng)集成一站式服務,包括集成電路的系統(tǒng)集成封裝設計、技術開發(fā)、產(chǎn)品認證、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體供應商提供直運。
 
通過高集成度的晶圓級WLP、2.5D/3D、系統(tǒng)級(SiP)封裝技術和高性能的Flip Chip和引線互聯(lián)封裝技術,長電科技的產(chǎn)品和技術涵蓋了主流集成電路系統(tǒng)應用,包括網(wǎng)絡通訊、移動終端、高性能計算、車載電子、大數(shù)據(jù)存儲、人工智能與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智造等領域。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,可與全球客戶進行緊密的技術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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