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淺談存儲器芯片封裝技術之挑戰(zhàn)

2020-12-10
來源:長電科技

存儲器想必大家已經非常熟悉了,大到物聯(lián)網服務器終端,,小到我們日常應用的手機、電腦等電子設備,,都離不開它。作為計算機的“記憶”裝置,其主要功能是存放程序和數據,。一般來說,,存儲器可分為兩類:易失性存儲器和非易失性存儲器。其中,,“易失性存儲器”是指斷電以后,,內存信息流失的存儲器,例如 DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器),,包括電腦中的內存條,。而“非失性存儲器”是指斷電之后,內存信息仍然存在的存儲器,,主要有 NOR Flash 和 NAND Flash 兩種,。

存儲器的發(fā)展趨勢

存儲器作為電子元器件的重要組成部分,在半導體產品中占有很大比例,。根據 IC Insights 統(tǒng)計,,即使全球市場持續(xù)受到 COVID-19 的影響,,存儲產品的年增長率仍將突破 12%,,達到 124.1B$,并且在數據中心和云服務器應用上發(fā)展巨大,。根據其預測,,在不久的將來,存儲的需求將保持 10.8% 的增長率,,同時均價也將以 7.3% 的年增長率逐年上升,,將成為芯片行業(yè)最大增長點之一。

 

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雖然,,大眾普遍對于存儲器已有初步認知,,但對于其制造流程還是不甚了解。根據產業(yè)鏈劃分,,存儲器制造流程的核心環(huán)節(jié)主要包括四個部分,,即 IC 設計、芯片制造,、芯片封裝,、成品測試。其中芯片封裝與成品測試屬于芯片制造的最后環(huán)節(jié),,也是決定著產品是否成功的關鍵步驟,。長電科技具備核心封測技術和自 2004 年以來的大量生產經驗,能有效把控存儲封裝良品率,,助力存儲產品迅速發(fā)展,。

目前全球存儲器封裝技術幾經變遷,封裝工藝逐漸由雙列直插的通孔插裝型轉向表面貼裝的封裝形式,其中先進的封裝技術是發(fā)展主流,,包括晶圓級封裝(WLP),、三維封裝(3DP)和系統(tǒng)級封裝(SiP)等。存儲器和終端廠商在成本允許的條件下,,采用先進封裝技術能夠提升存儲性能,,以適應新一代高頻、高速,、大容量存儲芯片的需求,。

長電解決方案迎擊挑戰(zhàn)

存儲器的封裝工藝制程主要分為圓片超薄磨劃、堆疊裝片,、打線,、后段封裝幾個環(huán)節(jié)。其中,,“圓片磨劃”是存儲技術的 3 大關鍵之一,,其主要目的是硅片減薄和切割分離。這對于存儲封裝的輕量化,、小型化發(fā)展十分重要,,然而更薄的芯片需要更高級別的工藝能力和控制,這使得許多封裝廠商面臨著巨大的挑戰(zhàn),。

翹曲和碎屑

隨著芯片的厚度越薄,,芯片強度越脆,傳統(tǒng)的磨劃工藝很容易產生芯片裂紋,,這是由于傳統(tǒng)機械切割會在芯片中產生應力,,這將會導致芯片產生一些損傷,如側崩,、芯片碎裂等,,而減薄后的圓片,厚度越小,,其翹曲度越大,,極易造成圓片破裂。

在此環(huán)節(jié),,長電科技摒棄了對芯片厚度有局限性的傳統(tǒng)磨劃工藝,,根據金屬層厚度與圓片厚度的不同,分別采用 DAG(研磨后劃片),、SDBG(研磨前隱形切割),、DBG(先劃后磨)等不同的工藝技術。

DBG 工藝是將原來的「背面研磨→劃片」的工藝程序進行逆向操作,,即:先對晶片進行半切割加工,,然后通過背面研磨使晶片分割成芯片的技術,。通過運用該技術,可最大限度地抑制分割芯片時產生的側崩和碎裂,,大大增強了芯片的自身強度,。

 

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而 SDBG 則是一種激光切割方法,與刀片切割不同,,這種方法不會產生機械振動,,而是在芯片內部形成變質層之后,以變質層為起點進行分割,,最后通過研磨將變質層除去,。因此,使用隱形切割工藝時,,刀痕寬度幾乎為零,,這對切割道進一步狹窄化有著很大的貢獻。與通常的刀片切割工藝相比,,單位圓片可獲取的芯片數量有望增加,。

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當然,除了翹曲和碎裂的問題,,在芯片封裝過程中,,任何一顆細小的顆粒都是致命的,它很可能會導致芯片的碎裂,,從而使整個產品報廢,。因此,,在生產過程中對于潔凈度控制顯得尤為重要,。 

針對這個問題,長電科技不僅為每臺貼片機器配置 HEPA 過濾器,,并且還為工作人員設置專用,、密封的工具進行產品轉移,以確保絕對潔凈的作業(yè)環(huán)境,。作為全球領先的半導體微系統(tǒng)集成和封裝測試服務提供商,,長電科技不僅在“圓片磨劃”環(huán)節(jié)有良好的把控,對于整體的封裝工藝都有著成熟的技術和先進的設備支持,。針對超薄芯片的貼裝,,長電科技有著多條 SMT 產線、貼裝超薄芯片夾具與先進的 molding 工藝,,能夠幫助客戶提供最佳的封裝解決方案,。

 

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專用以及封裝工具

存儲芯片完成封裝工藝之后,將進入測試階段,,這個階段主要是為了確認芯片是否能夠按照設計的功能正常運作,,如 DRAM 產品測試流程包括了老化測試,、核心測試、速度測試,、后段工藝幾個步驟,,只有測試合格的產品才可以進行量產和出貨。

長電科技在測試環(huán)節(jié)擁有先進的測試系統(tǒng)和能力,,能夠向客戶提供全套測試平臺和工程服務,,包括晶圓凸點、探針,、最終測試,、后測試和系統(tǒng)級測試,,以幫助客戶以最低的測試成本實現(xiàn)最優(yōu)解,。目前長電科技已經和國內外存儲類產品廠商之間有廣泛的合作,。其中,NAND 閃存以及動態(tài)隨機存儲產品已得到海內外客戶認可,,并已經量產。

隨著芯片不斷向微型化發(fā)展,,工藝制程開始向著更小制程推進,,已經越來越逼近物理極限。在此情況下,,先進的封測技術是未來存儲技術的重要發(fā)展方向。長電科技作為中國封測領域的龍頭企業(yè),,在先進封測領域持續(xù)突破創(chuàng)新,,致力于為客戶提供優(yōu)質,、全面的服務,助力存儲產業(yè)發(fā)展,。


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