倒装芯片封装更具竞争力(2)

IBM已经将所有新的倒装芯片单芯片模块（SCM）转向多层载体基板。O’Leary指出，处理器向倒装芯片的重大转移使得倒装芯片模块的年复合增长率（CAGR）比十年前提高了35%。“现在CAGR虽然低了一些，但仍然强劲，随着金价的上扬，两种方法的成本平衡点已经降到了200-700 I/O。在更低的引脚数下，整合器件制造商（IDM）将在他们的封装方案中淘汰引线键合——很可能从32 nm节点开始。”

最近，倒装芯片领域其他的里程碑还包括倒装芯片的“凸点工艺”，或者说焊料沉积可选范围的发展。90年代中期，像300 mm这样的大尺寸晶圆驱使IBM和其他厂商从真空蒸发方法转向电镀方法。最近IBM和SUSS MicroTec（德国慕尼黑）共同开发并商业化了IBM的下一代无铅半导体封装技术，也就是可控塌陷芯片连接新工艺（C4NP），目前已进入量产。O’Leary指出，采用C4NP可以在前端就完成预先图形化的焊料球，缩短了工艺流程的时间。可以预先检查焊料凸点，并采用与晶圆级键合类似的技术，一步沉积在晶圆上。这种方法将焊料涂覆的简便性（网版/丝印）和电镀的窄节距能力结合在一起。“C4NP和电镀方法都可以在产品中获得150 μm的C4节距，从而满足硅器件等比例缩减的要求，”O’Leary介绍说。

尽管当初IBM开发倒装芯片技术是为了满足大型计算机市场的要求，但倒装芯片的应用范围已经远远超出了计算机，Amkor（亚利桑那州，Chandler）负责倒装芯片的高级主管Frederick Hamilton说。“倒装芯片已经进入到计算机、无线通信、网络、电信/数据、汽车和消费类电子（HDTV）市场，”他表示。“但PC仍然是半导体和倒装芯片器件的最大单一用户。”

有意思的是，倒装芯片的平均现场寿命大约为15年——尽管部分产品的设计寿命是5年。Pendse还指出：“考虑到倒装芯片的基本结构，很轻松地就可达到15年的现场寿命。”

关键的技术优势

倒装芯片的主要优势包括可缩减和节省空间，此外还有互连通路更短且电感更低、高I/O密度、返工和自对准能力。对散热管理来说，倒装芯片的性能也很突出。

倒装芯片可以采用面阵列互连，这意味着比四周排列封装更高的I/O密度和更有效的电源供应。“如果需要的话，你可以将电源直接供应到芯片中间位置去。这有很大的优点。对RF和其他一些应用来说，倒装芯片带来的低寄生效应非常重要，”Pendse说。“另一个优点是因为芯片是与基板直接连接的，你就不需要扇出了——这与需要芯片到基板I/O扇出的引线键合不同。它意味着你可以获得尺寸更小的封装。”

仍待解决的技术挑战

随着业界继续降低技术节点，还有很多挑战尚待解决。Hamilton认为，这包括需要改进封装的电学/热学性能、对尺寸缩减的持续需求、更窄的凸点节距，以及更短的上市时间，并且所有这些都需要在更低成本的前提下实现。

“业界还需要解决很多问题，像材料内的空隙、与低k材料兼容的凸点制作方法、低k材料与封装的翘曲相关，而翘曲在薄层和无核多层基板中更加突出，”Hamilton表示。

当年业界从陶瓷基板转换到有机基板时，也出现了很多严重的可靠性问题。Pendse说：“IBM声称，采用陶瓷基板和高铅凸点的倒装芯片封装，在35年的运行时间中达到了零失效。”如果采用有机基板，由基板和芯片CTE失配引起的可靠性问题，以及有机基板自身的性能波动，使得现场失效的可能性大大提升。Pendse还补充：“新的键合结构、新的基板和随之而来的质量波动，以及更高的CTE失配，都是需要解决的巨大挑战。”

其他的挑战还有采用倒装芯片需要密度更高的基板，使得该技术比现行的引线键合技术更贵。Pendse介绍说，部分由于金价的上扬，部分由于互连结构和基板设计的不断创新，目前价格因素的差异已经不那么显著了。但随着倒装芯片在更宽的产品范围得到接受，例如消费类电子产品，价格问题仍将是倒装芯片技术的一个挑战。(责任编辑：admin)