混淆键合手艺原理

混淆键合（Hybrid Bonding）是一种先进的集成电路封装手艺，主要用于实现差别芯片之间的高密度、高性能互联 。其要害特征是通过直接铜对铜的毗连方法取代古板的凸点或焊球（bump）互连，从而能够在极小的空间内实现超细腻间距的堆叠 。

在混淆键合手艺中，将两片以上不相同的晶圆通过金属互连来实现三维集成。这种手艺是无凸块的，它从基于焊料的凸块手艺转向直接铜对铜毗连，意味着顶部die和底部die相互齐平，两个芯片都没有凸块，而是只有可缩放至超细间距的铜焊盘 。例如，在长江存储的Xtacking架构中，CMOS晶圆和Array晶圆之间就接纳了Hybrid Bonding手艺，其Cu接触的间距已经缩放到1微米以下 。

三维堆叠封装的特点

3D封装又称为叠层芯片封装手艺，是指在不改变封装体尺寸的条件下，在统一个封装体内于笔直偏向叠放两个以上芯片的封装手艺 。

（一）物理结构与空间使用优势

3D封装在笔直于芯片或封装外貌的Z偏向上实现多层堆叠封装，与古板封装相比具有显著的尺寸小和重量轻的特点。它可以使系统的尺寸和重量降低为原来的1/40至1/50 。这种封装方法的组装效率高达200%以上，能够让单个封装体实现更多功效，并且进一步缩小外围装备PCB的面积 。

（二）电气性能提升

3D封装体内部单位面积的互连点数大大增添，集成度更高，外部毗连点数更少，从而提高了IC芯片的事情稳固性。芯片间导线长度显著缩短，信号传输速率得以提高，镌汰了信号时延与线路滋扰，进一步提高了电气性能 。

（三）晶体管集成度增添

接纳叠层3D封装手艺将使芯片所包括晶体管数目成倍的增添，具有体积小、性能高、功耗低等优点 。

混淆键合手艺在三维堆叠封装中的优势

（一）更高的互连密度与带宽

混淆键合手艺接纳微型铜到铜互连，在三维堆叠封装中提供了比现有芯片堆叠互连计划更高的密度和带宽。这有助于知足现代高性能盘算、数据中心等应用关于高速数据传输的需求。例如AMD使用台积电的混淆键合手艺，这种手艺为其提供了更高的带宽，可实现下一代类似3D的装备和封装 。

（二）更小的封装尺寸与更高的集成度

混淆键合是无凸块的，从基于焊料的凸块手艺转向直接铜对铜毗连，顶部die和底部die相互齐平，只有可缩放至超细间距的铜焊盘。这使得在举行三维堆叠封装时，可以实现更小的封装尺寸，在相同的封装体积内能够集成更多的芯片或者功效？，进一步提高了集成度，切合电子装备一直小型化、多功效化的生长趋势。

（三）更低的功耗

与现有的堆叠和键合要领相比，混淆键合手艺可以降低功耗。这关于移动装备、物联网装备等对功耗要求严酷的应用场景很是有利，能够延伸装备的续航时间或者降低装备的散热要求，提高装备的可靠性和稳固性。

（四）更高的可靠性

混淆键合手艺能够实现焊盘直径≤1μm、无凸点的永世键合。这种无凸点的直接键合方法相比于古板的倒装焊等键合方法，镌汰了因凸点带来的潜在毗连问题，如凸点的脱落、虚焊等，从而提高了键合的可靠性，进而提高整个三维堆叠封装结构的可靠性，包管装备的正常运行。

混淆键合手艺在三维堆叠封装中的应用案例

（一）AMD与台积电的相助

AMD是第一家推出使用铜混淆键合芯片的供应商，它使用台积电的混淆键合手艺。这种手艺为AMD的产品提供了更高的密度和带宽，有助于AMD在高性能盘算、游戏等领域的芯片性能提升，知足一直增添的市场需求，并且推动了下一代类似3D的装备和封装的生长 。

（二）长江存储的Xtacking架构

长江存储的Xtacking架构中，CMOS晶圆和Array晶圆之间接纳了Hybrid Bonding手艺。这一架构下，Cu接触的间距已经缩放到1微米以下，险些是对hybrid bonding工艺应用到炉火纯青的效果。这得益于长江存储手艺和量产团队在武汉新芯时代从事3D堆叠图像传感器所积累下的工艺履历 。

（三）格芯的高性能盘算应用

格芯推出适用于高性能盘算应用的高密度3D堆叠测试芯片，该芯片接纳格芯12nm Leading - Performance (12LP) FinFET工艺制造，运用Arm 3D网状互连手艺，并且接纳了晶圆与晶圆之间的混淆键合手艺。每平方毫米可毗连多达100万个3D毗连，拓展了12nm设计在未来的应用，知足数据中心、边沿盘算和高端消耗电子应用的需求 。

先进芯片封装洗濯先容

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·         污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到情形中的湿气，通电后爆发电化学迁徙，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破损了电路板功效。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，尚有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象。

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