chiplet|看先进封装如何完成“变小”角逐芯片|摩尔定律

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编者按：过去的半个多世纪，半导体行业一直遵循摩尔定律的轨迹高速发展，如今单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求，半导体行业也逐步进入了“后摩尔时代”。后摩尔时代的来临，给中国集成电路产业发展带来新的发展机会，《中国电子报》推出“探寻后摩尔时代集成电路的颠覆性技术”系列报道，对集成电路潜在颠覆性技术进行梳理，探讨每一项技术的发展现状、产业难题、未来前景。敬请关注。
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作为半导体产业链中的后道工序，与晶圆设计、晶圆制造相比，长久以来封装技术往往被视为半导体产业链中技术性最低的一道工序。与此同时，在芯片技术跟随摩尔定律发展的几十年间，人们习惯于通过缩小芯片制程，让芯片实现更先进的性能。而在即将到来的后摩尔时代，芯片先进制程逐渐突破物理极限，人们开始由先前的“如何把芯片变得更小”转变为“如何把芯片封得更小”，先进封装随之浮出水面。
根据Yole预测，先进封装市场将在2022年时达到年营收约为329亿美元，市场规模预计2022年将超过传统封装规模。先进封装市场的营收将以6.6%的年复合增长率增长，而传统封装市场年复合增长率仅为1.1%。可见，后摩尔时代让封装技术摇身一变成为占领芯片技术高地的关键一环。
异质集成是先进封装技术的开端
“在先进封装行业继续向前发展之时，单纯的‘封’和‘装’已经不是其中的决定性因素，华丽转身的关键已经变成高度集成的‘集’和高度互连的‘连’。”中国半导体行业协会副理事长、长电科技董事兼首席执行长郑力说道。如今的先进封装技术无一不是围绕着高度集成的“集”和高度互连的“连”而展开的。
据了解，先进封装是在不要求提升芯片制程的情况下，实现芯片的高密度集成、体积的微型化，并降低成本，符合高端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演进的趋势。传统封装的功能主要在于芯片保护、尺寸放大、电气连接，先进封装在此基础上增加了提升功能密度、缩短互联长度、进行系统重构的三项新功能。
因此，在后摩尔时代，异制集成封装技术映入了人们的眼帘。中国科学院毛军发认为，与传统的摩尔定律相似，先进封装技术也同样遵循着一个类似摩尔定律的定律——系统集成定律，它指的是复杂电子系统中能够集成的芯片数量、元器件数量每18个月或者2年翻一倍，同时，功能也将提高一倍，成本下降一半。通过异制集成的方式，能够有效帮助先进封装技术在后摩尔时代继续遵循着系统集成定律。
毛军发介绍，所谓异制集成，是将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件（芯片）、硅基低成本高集成器件/芯片（含光电子器件或芯片），与无源元件或天线，通过异质键合成或外延生长等方式集成。这是各种先进封装技术的起点和开端，诸多先进封装技术都是围绕异质集成技术开展的。
三种先进封装技术横空出世
如今，在异质集成封装技术的带领下，有三种先进封装技术横空出世，随着后摩尔时代的逐渐临近，先进封装技术的关注度也越来越高，应用范围也变得越来越广。
华进半导体封装先导技术研发中心有限公司副总经理、江苏省产业技术研究院半导体封装技术研究所常务副所长秦舒介绍，先进封装发展大致分为2.5D/3D封装技术、Fan-out封装技术和Chiplet封装技术。其中，3D硅通孔（TSV）和扇出晶圆级封装（Fan-out）将分别以23%和36%的年复合增长率速度成长；构成大多数先进封装市场的覆晶封装（Flip-chip）将以近5%的年复合增长率成长；而扇入型晶圆级封装（Fan-in WLP）的年复合增长率也将达到8%，主要由移动通信产业推动。