先进封装手艺之CoWoS封装手艺的特点与挑战和先进封装芯片封装洗濯先容

 一、CoWoS封装手艺概述

CoWoS封装手艺是由台湾积体电路制造公司（TSMC）研发的一种先进的系统级封装（SiP）手艺。这项手艺最初是为了知足高端市场对高性能盘算和人工智能应用的需求而开发的
，厥后获得了普遍应用
，特殊是在高性能运算（HPC）、AI人工智能、数据中心、5G、物联网（IoT）和车用电子等领域。

二、CoWoS封装手艺的特点

CoWoS是一种先进的半导体封装手艺
，主要针对7奈米以下的芯片。CoWoS可进一步拆分为CoW和WoS
，CoW就是将芯片堆叠在晶圆上(Chip-on-Wafer)
，而WoS就是基板上的晶圆(Wafer-on-Substrate)。CoWoS又分成2.5D与3D版本的封装手艺
，其差别在于堆叠的方法差别。2.5D封装是部分芯片堆叠在基板上
，而3D封装则是所有芯片都堆叠在基板上
，其中2.5D封装是现在主流且可量产的手艺。

如图1所示
，2.5D封装为水平堆叠芯片
，主要将系统单芯片(SoC)与高频宽影象体(HBM)设置在中介层(interposer)上
，先经由微凸块(micro bump)连结
，使中介层内的金属线可电性毗连差别的SoC与HBM
，以抵达各芯片间的电子讯号顺遂传输
，然后经由硅穿孔(Through-Silicon Via, TSV)手艺
，来连结下方PCB基板(substrate)
，让多颗芯片可封装一起
，以抵达封装体积小、功耗低、引脚少、本钱低等效果。著名的Nvidia的GPU H100更是求过于供
，其中H100正是接纳台积电的2.5D封装的CoWoS手艺。

1. 高度集成 CoWoS封装手艺的一个显著特点是它可以实现高度集成
，这意味着多个芯片在一个封装中可以实现高度集成
，从而可以在更小的空间内提供更强盛的功效。这种手艺特殊适用于那些对空间效率有极高要求的行业
，如互联网、5G和人工智能。

2. 高速和高可靠性 由于芯片与晶圆直接相连
，CoWoS封装手艺可以提高信号传输速率和可靠性。别的
，它还能有用地缩短电子器件的信号传输距离
，从而镌汰传输时延和能量损失。

3. 高性价比 相比于古板的封装手艺
，CoWoS手艺可以降低芯片的制造本钱和封装本钱。这是由于它阻止了古板封装手艺中的繁琐办法
，如铜线纠葛、耗材本钱高等
，从而可以提高生产效率和降低本钱。

三、CoWoS封装手艺的生长历程

1. 手艺研发 台积电在2011年最先研发先进封装手艺
，并在两年后的2013年开发出了CoWoS手艺。最初
，由于价钱腾贵
，只有Xilinx使用这项手艺。为了吸引更多的客户
，台积电随后开发出了一种精简的设计
，能够将CoWoS结构只管简化
，并且价钱压到原来的五分之一。

2. 手艺应用 随着时间的推移
，CoWoS手艺获得了进一步的生长与应用。例如
，苹果公司在iPhone X中接纳了CoWoS手艺封装A11芯片
，从而提高了装备的性能和效率。

3. 手艺扩产 为了知足市场需求
，台积电妄想在2024年底将其CoWoS月产能提升至4.4万片。别的
，台积电还妄想在2027年继续推进CoWoS封装手艺
，使其硅中介层尺寸抵达光掩模的8倍以上
，提供6864平方毫米的空间
，以封装4个堆叠式集成系统芯片（SoIC）
，并与12个HBM4内存客栈和特另外I/O芯片一起使用。

四、CoWoS封装手艺的挑战

只管CoWoS封装手艺有许多优点
，但它也面临着一些挑战。其中一个主要问题是产能缺乏。随着人工智能手艺和数据中心GPU需求的激增
，台积电的CoWoS先进封装产能泛起求过于供的情形。特殊是英伟达H100等AI芯片需求量的大幅上升
，导致台积电面临CoWoS先进封装手艺的产能；。

2. 手艺重大性 另一个挑战是HBM芯片。随着HBM每次迭代中DRAM数目的同步提升
，从HBM2/2E的4到8层升至8到12层再到未来的16层
，封装的重大性和难度也在一直增添。

结论

CoWoS封装手艺是台积电的一项主要手艺立异
，它不但资助台积电牢靠了在先进封装领域的领先职位
，也为许多高端芯片的应用提供了可能。然而
，随着市场需求的增添和手艺重大性的增添
，台积电和其他相关企业仍需一直起劲以战胜产能和手艺上的挑战。

 五、先进封装芯片封装洗濯剂选择：

水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要
，一旦选定
，就会作为一个恒久的使用和运行方法。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程。

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。

这么多污染物
，究竟哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中
，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素
，焊后必定保存热改性天生物
，这些物质在所有污染物中的占有主导
，从产品失效情形来而言
，焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素
，离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降
，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大
，严重者导致开路失效
，因此焊后必需举行严酷的洗濯
，才华包管电路板的质量。

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