2.5D/3D封裝技術(shù)升級(jí)，拉高AI芯片性能天花板
一直以來，提升芯片性能主要依靠先進(jìn)制程的突破。但現(xiàn)在，人工智能對(duì)算力的需求，將芯片封裝技術(shù)的重要性提升至前所未有的高度。為了提升AI芯片的集成度和性能，高級(jí)封裝技術(shù)如2.5D/3D封裝和Chiplet等得到了廣泛應(yīng)用。
根據(jù)研究機(jī)構(gòu)的調(diào)研，到2028年，2.5D及3D封裝將成為僅次于晶圓級(jí)封裝的第二大先進(jìn)封裝形式。這一技術(shù)不僅能夠提高芯片的性能和集成度，還能有效降低功耗，為AI和高性能計(jì)算等領(lǐng)域提供強(qiáng)有力的支持。
什么是2.5D和3D封裝？2.5D封裝是一種先進(jìn)的異構(gòu)芯片封裝技術(shù)，它結(jié)合了2D（平面）和3D（立體）封裝的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)芯片的高密度線路連接并集成為一個(gè)封裝。
2.5D封裝技術(shù)的關(guān)鍵在于中介層，它充當(dāng)了多個(gè)芯片之間的橋梁，提供了高速通信接口。中介層可以是硅轉(zhuǎn)接板（Si Interposer）、玻璃轉(zhuǎn)接板或其他類型的材質(zhì)。在硅轉(zhuǎn)接板上，穿越中介層的過孔被稱為TSV（Through Silicon Via，硅通孔），而在玻璃轉(zhuǎn)接板上則稱為TGV。
芯片不是直接安裝在電路板上，而是先安裝在中介層上。這些芯片通常使用MicroBump技術(shù)或其他先進(jìn)的連接技術(shù)連接到中介層。中介層的表面使用重新分布層（RDL）進(jìn)行布線互連，以實(shí)現(xiàn)芯片之間的電氣連接。
優(yōu)勢(shì)方面，2.5D封裝允許在有限的空間內(nèi)集成更多的引腳，提高了芯片的集成度和性能；芯片之間的直接連接減少了信號(hào)傳輸?shù)穆窂介L度，降低了信號(hào)延遲和功耗；由于芯片之間的緊密連接和中介層的優(yōu)化設(shè)計(jì)，2.5D封裝通常具有更好的散熱性能；2.5D封裝支持高速數(shù)據(jù)傳輸，滿足對(duì)高性能計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求。
3D封裝技術(shù)又稱為三維集成電路封裝技術(shù)，是一種先進(jìn)的半導(dǎo)體封裝方法，它允許多個(gè)芯片在垂直方向上堆疊在一起，以提供更高的性能、更小的封裝尺寸和更低的能耗。
3D封裝技術(shù)的核心在于將多個(gè)芯片在垂直方向上堆疊，而不是傳統(tǒng)的2D封裝中芯片平面排列的方式。這種堆疊方式有助于減小封裝面積，提高電子元件之間的連接性能，并縮短信號(hào)傳輸距離。
由于芯片之間的垂直堆疊，3D封裝技術(shù)能夠減少信號(hào)傳輸?shù)难舆t，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘瑥亩@著提升系統(tǒng)的整體性能。在單位體積內(nèi)，3D封裝可以集成更多的芯片和功能，實(shí)現(xiàn)大容量和高密度的封裝。較短的信號(hào)傳輸距離和優(yōu)化的供電及散熱設(shè)計(jì)使得3D封裝技術(shù)能夠降低系統(tǒng)的功耗。3D封裝技術(shù)可以集成不同工藝、不同功能的芯片，實(shí)現(xiàn)多功能、高效能的封裝。
除了臺(tái)積電、英特爾、三星等廠商之外，中國大陸封測(cè)企業(yè)也在高性能先進(jìn)封裝領(lǐng)域積極布局。近年來，隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用需求的不斷增加，AI芯片先進(jìn)封裝技術(shù)取得了顯著進(jìn)展。國內(nèi)外廠商紛紛加大研發(fā)投入，推出了一系列具有創(chuàng)新性的封裝解決方案。如，臺(tái)積電的CoWoS與SoIC 技術(shù)，英特爾的EMIB技術(shù)，長電科技的XDFOI封裝技術(shù)等。
隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用需求的持續(xù)增長，AI芯片先進(jìn)封裝技術(shù)將面臨廣闊的市場(chǎng)前景。可以預(yù)見，未來AI芯片先進(jìn)封裝技術(shù)將會(huì)繼續(xù)向更高集成度、更低功耗和更低成本的方向發(fā)展。同時(shí)，隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，該技術(shù)也將會(huì)不斷有新的突破和創(chuàng)新。
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