一文讀懂 Intel 先進封裝技術（一）

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2022-03-17 08:34:23 12

導讀

Intel（英特爾）是半導體行業和創新領域的全球*廠商，致力于推動人工智能、5G、高性能計算等技術的創新和應用突破，驅動智能互聯*。 56年前，intel創始人之一的戈登·摩爾提出了摩爾定律 (Moore's Law)，推動著集成電路產業一直發展到今天。在先進封裝領域，Intel依然是技術的領導者，創造性地推出了EMIB，Foveros，Co-EMIB，ODI等先進封裝和互聯技術，繼續驅動著技術不斷向前！今天，我們有機會連線Intel封裝研究與系統解決方案總監Johanna Swan院士，就先進封裝技術進行深入的溝通和交流，學習先進封裝最前沿的發展動態。在個人電腦領域，Intel 當之無愧是最具創造力的公司，Intel inside深入人心，從奔騰到酷睿再到i3i5i7i9，人們如數家珍，每一款產品都帶給人們全新的體驗，推動著數字*不斷向前！
異構時代已然到來，Intel是否迸發出了新的創造力，又會帶給*什么樣的新技術和產品？我們還是聽聽來自Intel的聲音~

Suny Li ~1

首先，我們想請Swan院士談一談 Intel 在先進封裝技術領域的研發規劃和最新的研究成果。

Johanna Swan ~1

好的，我首先給大家分享 Intel 先進封裝技術路線圖，圖中 X 軸代表功率效率， Y 軸代表互連密度，Z 軸則展示了我們的技術可擴展性。

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從標準封裝，到嵌入式多芯片互聯橋EMIB，更多的芯片被包含到封裝中，凸點間距也越來越小，從100um變為55-36um。

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然后，到 Foveros，開始將芯片堆疊在一起，進行橫向和縱向之間的互連，凸點間距進一步降低為50-25um。

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下一步，Intel 要做小于10um的凸點間距。達到小于 10 微米的凸點間距意味著什么？這就要說到 Intel 的混合鍵合技術Hybrid Bonding。

在今年 ECTC 上 Intel 發表了一篇關于混合鍵合技術的論文，這是一種在相互堆疊的芯片之間獲得更密集互連的方法，并可實現更小的外形尺寸。下圖左邊的技術，被稱為 Foveros，凸點間距是 50 微米，每平方毫米有大約 400 個凸點。對于未來， Intel 要做的是縮減到大約 10 微米的凸點間距，并達到每平方毫米 10,000 個凸點。

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Hybrid Bonding 技術可以在芯片之間實現更多的互連，并帶來更低的電容，降低每個通道的功率，并讓我們朝著提供最好產品的方向發展。

下圖是傳統凸點焊接技術和Hybrid Bonding 混合鍵合技術的比較，混合鍵合技術需要新的制造、操作、清潔和測試方法。混合鍵合技術的優勢包括：有更高的電流負載能力，可擴展的間距小于1微米，并且具有更好的熱性能。

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從圖中我們可以看出，傳統凸點焊接技術兩個芯片中間是帶焊料的銅柱，將它們附著在一起進行回流焊，然后進行底部填充膠。 Hybrid Bonding 混合鍵合技術與傳統的凸點焊接技術不同，混合鍵合技術沒有突出的凸點，特別制造的電介質表面非常光滑，實際上還會有一個略微的凹陷。在室溫將兩個芯片附著在一起，再升高溫度并對它們進行退火，銅這時會膨脹，并牢固地鍵合在一起，從而形成電氣連接。混合鍵合技術可以將互聯間距縮小到10 微米以下，可獲得更高的載流能力，更緊密的銅互聯密度，并獲得比底部填充膠更好的熱性能。當然，混合鍵合技術需要新的制造、清潔和測試方法。為什么更小的間距會更有吸引力？ Intel 正在轉向Chiplet的設計思路，開始將SoC分解成 GPU、CPU、IO 芯片，然后通過SiP技術將它們集成在一個封裝內；然后，通過Chiplet技術，更小的區塊擁有單獨的 IP，并且可以重復使用，這是一種非常優秀的技術，可根據特定客戶的獨特需求定制產品。

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Chiplet 技術改變了芯片到芯片的互聯，更多的芯片間互聯需要更高的互聯密度，因此需要從傳統的凸點焊接轉向混合鍵合。

此外，我們面對另一個挑戰，就是如何將這些芯片組裝到一起，并保持制造流程以相同的速度進行。現在有更多的芯片需要放置，能否在一次只放置一個芯片的基礎上以足夠快的速度加工？解決方案是批量組裝，我們稱之為自組裝Self-Assembly技術。

Intel 正在積極與法國原子能委員會電子與信息技術實驗室 CEA-LETI 合作，研究一次能夠放置多個芯片，同時進行確定性快速放置，拾取并放置更多芯片。

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自組裝過程中，芯片能夠將自身恢復到最低能量狀態，你只需要讓它足夠接近，到最低限度的能量狀態會自己組裝、放置到位，是一種自組裝機制。這是 Intel 與 CEA-LETI 一起進行的研究。我們已經將混合鍵合、自組裝技術添加到先進封裝技術的 Roadmap 中。

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下接《一文讀懂 Intel 先進封裝技術（二）》

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