近年来,半导体公司对小芯片封装表现出浓厚的兴趣,以适应人工智能和高性能计算系统等高性能应用。片上系统 (SoC) 技术将各种技术和功能块集成到单片芯片上,传统上用于创建高性能应用系统。然而,随着 SoC 设计变得越来越复杂,开发时间更长,制造成本更高。小芯片可以被认为是片上系统 (SoC) 的低成本、更快上市的替代方案。公司可以利用小芯片方法来创建系统,即采用各种技术的芯片,并利用先进的封装平台(例如基于硅或 RDL 的中介层 [1-3])将它们集成到系统中。
摘要这封信为电子带通信系统提供了基于硅的包装设计。作为包装的主要关注点,基于转移线(TL)的阻抗变换特征,仔细设计了从载体板到模具的射频(RF)互连。此外,仿真结果表明,设计的互连对于中等过程偏差是可靠的。为了验证设计的互连的电子表现,设计,制造和测量了虚拟测试结构。测量结果表明,用于电子带应用的商业通信频率范围为71-86 GHz的回报损失小于-10.6 dB。关键字:包装系统,硅插位器,电子带,RF互连,阻抗匹配分类:微波炉和毫米波设备,电路和模块
先进封装平台种类繁多,包括扇出型晶圆级封装/2.5-D、3D 堆叠封装和片上系统 (SoC)。多种 AI 和 HPC 技术利用高密度扇出型 HD-FO(或超高密度扇出型)/2.5-D 和 3D 技术,而用于服务器、网络、游戏和边缘设备的其他计算应用可能使用倒装芯片 BGA (FCBGA) 设计。下一代 HD-FO/2.5-D 封装通常具有相当大的占用空间,可集成非常大的芯片。世界顶尖半导体公司开发了许多此类设计的示例,例如 CoWoS ® 和 I-Cube ®。虽然方法和架构各不相同,但这些技术通常集成大型中介层芯片/重分布层 (RDL),其他芯片(逻辑、计算和堆叠高带宽存储器)集成在其上。结果就是封装体相当大,使得处理和保护变得更具挑战性。
使用自动测试设备 (ATE)、SOC 93K 并行测试多个高速通道 Ratan Bhimrao Umralkar、Li Kangrong。新加坡 A*STAR 微电子研究所 2 Fusionopolis Way, #11 Innovis Tower,新加坡 138634 ratan_bhimrao_umralkar@ime.a-star.edu.sg,li_kangrong@ime.a-star.edu.sg,摘要高带宽存储器 (HBM) 需要在安装在中介层上的 IO 芯片和 IO 到存储器堆栈之间进行高速数据传输。来自不同供应商的 KGD HBM 堆栈和 IO 芯片安装在高数据速率/带宽中介层上。在多芯片设备封装过程中,将测试从最终测试转移到晶圆级需要高昂的设备成本[4],例如探测器、探测卡,但废品成本较低。就目前的封装技术(如 2.5D/3D 和 Chiplets)而言,较低的废料成本意味着更高的产量。一旦将 KGD 安装在中介层(和基板)上,如果中介层经测试有故障,则无法将其移除,从而浪费整个封装 [4]。本文讨论了在安装 KGD HBM、IO 芯片和其他芯片之前测试中介层上高速数据速率互连的测试方法(见下图 1)。高端 DSO(数字存储示波器)可以相对轻松地测试 1 到 4 个通道。但是,当通道数为 8、16 位总线等组时,使用 ATE 会变得更有优势。其中一个主要优势是,ATE 可以同时测试多个通道,因此使用 ATE 测试多个通道变得更加可行。不同通道的结果可以叠加在单个图上。最终的叠加图提供了有关哪个通道输出影响高速总线整体性能的重要信息。眼图 [2] 是一种重要的信号完整性测试,可用于了解数字系统中通信信道的质量,眼图提供有关传输线质量和信道带宽的信息。本文讨论了如何有效地使用 ATE 来构建眼图,使用 ATE 的 shmoo 图功能,恰当地称为眼图 shmoo 图。此外,由于 ATE 可以同时测试多个通道,因此可以加快大规模测试速度,例如测试整个晶圆。此处开发的测试方法是细间距高速通道项目的一部分,其中使用 24 个高速通道构建晶圆测试,以模拟具有 55um 凸块间距的 HBM(高带宽存储器)应用,以展示使用 ATE 的细间距 [3] 探测和功能。对于同时测试的 24 个通道,结果显示 2 条迹线的眼宽和眼高小于其余迹线,但本文的重点不是这些结果,而是如何在 ATE 级别测试中实现眼图。当前设置使用 Advantest 93K 测试仪和 12 英寸 Tel 探测器。ATE 包含 3 个 PS1600 卡,最大数据速率为 1.6Gbps。对于高达 9G 的更高数据速率,可以使用 PS9G 卡。使用 PS1600 卡,我们能够测试高达 1Gbps 的速度,并为所有 24 条迹线绘制眼图。构建了一个细间距、55um 的探针卡,具有 24 个 HBW 通道,用于测试 HBM 晶圆并验证测试方法。下图 1 显示了使用 shmoo 图为其中一个通道 P9 绘制的眼图。基本参数如
BT 基板。封装在中介层和 BGA 基板之间有底部填充环氧树脂,并用无铅焊料进行凸块处理。标准可靠性测试是按照 JEDEC 条件“B”进行的热循环,温度为 –55 至 125 摄氏度,每小时两次。测试结果表显示在本文末尾。对于所有可靠性测试,都要对要测试的样品进行 0 次预筛选。读数在 250 次循环、500 次循环、750 次循环和 1000 次循环时完成。高频电容测量不同值的小值旁路电容器可一起使用以进行阻抗频率整形。较小值的电容器可用于非旁路应用,并提供更高的有效工作频率。下面和图 6 中绘制的是 0.304 nfd 和 14.8 nfd 电容器样本在 1 MHz 至 6 GHz 范围内测试的结果。 SR点分别约为1.4 GHz和175 Mhz。
除了使用有机基板封装外,为了克服尺寸限制,人们还提出了新的封装技术并将其应用于半导体产品。晶圆级封装 (WLP) 和扇出型晶圆级封装 (FOWLP) 的开发是为了通过采用晶圆工艺而不是基于层压的工艺来进一步缩小封装尺寸。对于亚微米互连,还提出了通过 Si 中介层 (TSI) 进行互连,并用于高密度 2.5D/3D 封装,其中 Cu BEOL 互连可用作再分布层 (RDL)。热压键合 (TCB) 目前用于 2.5D/3D 组装,然而,混合键合将是进一步缩小芯片连接尺寸的关键推动因素,这将在后面讨论。英飞凌于 2006 年提出了一种称为嵌入式晶圆级球栅阵列 (eWLB) 的 FOWLP [1],该技术于 2009 年转让给 STATS ChipPAC 进行批量生产。台积电开发了另一种类型的 FOWLP,称为
2023 年秋季 EEE 598 先进电子封装和集成工艺和工具 讲师:Hongbin Yu,ERC 159,电话:965-4455,电子邮件:yuhb@asu.edu 课程目标 随着政府和私营部门对将先进半导体制造能力转移到国内的兴趣和努力不断增加,微电子封装和代际,特别是先进封装能力,受到了越来越多的关注。本课程旨在介绍微电子封装和集成中使用的基本和更重要的先进工艺和工具,例如扇出晶圆级封装、中介层技术和硅通孔、混合键合,这些工艺和工具能够实现 2.5 D 和 3D 芯片或小芯片的集成,从而显着提高芯片的性能。这些过程中使用的工具也将介绍,其中一些将来自在亚利桑那州有业务的供应商。我们将讨论这些先进封装工艺所实现的应用示例,例如手机、游戏机、射频、光子学和数据中心中的应用。课程大纲
Subramanian S. Iyer (Subu) 是加州大学洛杉矶分校的杰出教授,担任电气工程系 Charles P. Reames 特聘教授,并兼任材料科学与工程系教授。2023-4 年,他被任命为美国商务部国家先进封装制造计划主任,在那里他为国家封装势在必行奠定了基础战略。他是异构集成和性能扩展中心 (UCLA CHIPS) 的创始主任。在此之前,他是 IBM 研究员。他的主要技术贡献是开发了世界上第一个 SiGe 基 HBT、Salicide、电保险丝、嵌入式 DRAM 和 45nm 技术节点,用于制造第一代真正低功耗的便携式设备以及第一个商用中介层和 3D 集成产品。自加入加州大学洛杉矶分校以来,他一直在探索新的封装范式和设备创新,这些创新可能实现晶圆级架构、内存模拟计算和医学工程应用。他是 IEEE、APS、iMAPS 和 NAI 的研究员,也是
征集参与第一届 IEEE 国际芯片互连测试与修复研讨会 (CITaR) 专注于基于芯片的三维堆叠 IC 的互连测试与修复,以及实现这一点的片上基础设施。这些 IC 包括所谓的 2.5D、3D 和 5.5D 堆叠 IC。芯片到芯片互连可能包含微凸块对、混合键合、中介层导线和硅通孔 (TSV)。虽然这些堆叠 IC 在异构集成、小尺寸、高带宽和性能以及低功耗方面具有许多吸引人的优势,但在测试和修复其芯片间互连方面仍有许多未解决的问题。CITaR 研讨会为研究人员和从业人员提供了一个独特的论坛,可供展示和讨论这些挑战和(新兴)解决方案。诚邀您参加 CITaR 研讨会。 CITaR 研讨会将与 IEEE 欧洲测试研讨会 (ETS) 一起在荷兰海牙万豪酒店举行,并由 IEEE 计算机学会测试技术委员会 (TTTC) 提供技术赞助。研讨会计划 – 研讨会计划包含以下内容。