摩爾定律雖命名為“定律”,，但究其本質(zhì)更像是一條預(yù)言,，一條在過去的 50 年間始終引導(dǎo)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的偉大預(yù)言,。但是,，現(xiàn)階段摩爾定律下工藝的無限制成長終會(huì)遭遇一道名為“物理極限”的壁壘,，如何繞過壁壘以延續(xù)乃至超越摩爾定律成為了現(xiàn)如今業(yè)界的重要命題,。
如果說系統(tǒng)級(jí)芯片（System on Chip,，英文簡稱 SoC）技術(shù)是摩爾定律不斷發(fā)展所產(chǎn)生的重要產(chǎn)物,，那么系統(tǒng)級(jí)封裝（System in Package,，英文簡稱 SiP）技術(shù)便是實(shí)現(xiàn)超越摩爾定律的關(guān)鍵路徑,。在“后摩爾定律”所提供的關(guān)鍵助力之下，SiP 生態(tài)系統(tǒng)正持續(xù)創(chuàng)新以緩解因晶體管尺寸日趨物理極限所產(chǎn)生的壓力。
（圖片來源：TSMC）
隨著 5G 通信及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用的快速普及,，系統(tǒng)級(jí)封裝 SiP 技術(shù)在短短的時(shí)間內(nèi)便已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)微系統(tǒng)功能多樣化,、集成異構(gòu)化、體積及成本最小化的最優(yōu)方案,。
（圖片來源：長電科技）
對(duì)于 SiP 技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng),，除了業(yè)內(nèi)人士非常熟悉的半導(dǎo)體材料和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件之外，IC 基板技術(shù)及與之關(guān)聯(lián)的供應(yīng)鏈同樣是 SiP 生態(tài)系統(tǒng)的重要一環(huán),。上圖所示為當(dāng)前半導(dǎo)體封測行業(yè)中常見的基板技術(shù)及其趨勢,。
目前從技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，雙面塑模成型技術(shù),、電磁干擾屏蔽技術(shù),、激光輔助鍵合技術(shù)可以并稱為拉動(dòng)系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)發(fā)展的“三駕創(chuàng)新馬車”。
第一駕馬車：雙面塑模成型技術(shù)
雙面塑模成型技術(shù)（Double-Sided Molding Technology）之所以成為系統(tǒng)級(jí)封裝工程專家的新寵,，主要有兩個(gè)原因：
（一）有效減少封裝體積以節(jié)省空間,。
（二）有效縮短多個(gè)裸芯（Bare Dies）及被動(dòng)元件之間的連接線路以降低系統(tǒng)阻抗、提升整體電氣性能,。
更小的封裝體積和更強(qiáng)的電氣性能為雙面塑模成型技術(shù)在 SiP 領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景提供了良好的基礎(chǔ),。下圖所示為一例由長電科技成功導(dǎo)入規(guī)模量產(chǎn)的雙面塑模成型 SiP 射頻前端模塊產(chǎn)品。
（圖片來源：長電科技）
長電科技的雙面封裝 SiP 產(chǎn)品采用了多項(xiàng)先進(jìn)工藝以確保雙面塑模成型技術(shù)的成功應(yīng)用,。該產(chǎn)品采用了 C-mold 工藝,，實(shí)現(xiàn)了芯片底部空間的完整填充，并有效減少了封裝后的殘留應(yīng)力,，保證了封裝的可靠性,。
同時(shí) Grinding 工藝的應(yīng)用，使封裝厚度有了較大范圍的選擇,，同步實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制產(chǎn)品的厚度公差,。為了去除流程中殘留的多余塑封料，長電科技還采用了 Laser ablation 工藝,，以確保產(chǎn)品擁有更好的可焊性,。
這項(xiàng)技術(shù)看似稀松平常，實(shí)則機(jī)關(guān)暗藏,，每一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的成功落地都要經(jīng)歷許多挑戰(zhàn),。雙面塑模成型（Double-Sided Molding Technology）技術(shù)的落地主要面臨著以下三大挑戰(zhàn)：
（一）塑模成型過程中的翹曲問題。
（二）背面精磨（Back Grinding）過程中的管控風(fēng)險(xiǎn),。
（三）激光灼刻（Laser Ablating）及錫球成型（Solder Ball Making）中的管控風(fēng)險(xiǎn),。
面對(duì)全新工藝所帶來的諸多挑戰(zhàn)，長電科技選擇直面困難,，攻克一系列技術(shù)難題,，并成功于 2020 年 4 月通過全球行業(yè)領(lǐng)先客戶的認(rèn)證,，實(shí)現(xiàn)了雙面封裝 SiP 產(chǎn)品的量產(chǎn)。
在這項(xiàng)全新突破的工藝中,，長電科技嚴(yán)格把控生產(chǎn)流程,，采用高度自動(dòng)化的先進(jìn)制程，將在雙面塑模成型過程可能發(fā)生的各類風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行了有效降低,。
第二架馬車：電磁干擾屏蔽技術(shù)（EMI Shielding Technology）
由于系統(tǒng)級(jí)封裝本身制程中大量使用高密度線路,、多種材質(zhì)的封裝材料，同時(shí)還要考慮芯片與各類功能器件間的協(xié)作,，且封裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,，因此伴隨而來的便會(huì)有電路元件間產(chǎn)生的電磁干擾問題。長電科技有效的通過創(chuàng)新解決了這一問題,，并擁有一系列導(dǎo)入量產(chǎn)的高效電磁干擾屏蔽技術(shù)方案,。
下圖所示為一例由長電科技成功導(dǎo)入規(guī)模量產(chǎn)的高效電磁干擾屏蔽 SiP 射頻前端模塊產(chǎn)品。
（圖片來源：長電科技）
在電磁干擾屏蔽材料（EMI Shielding Materials）方面,，一場技術(shù)創(chuàng)新的盛宴正在全球上演,。無論是傳統(tǒng)材料巨頭，還是新晉 EMI 屏蔽材料先鋒,，都爭相推出質(zhì)量更可靠,、效果更全面、價(jià)格更實(shí)惠的全新產(chǎn)品及流程方案,。
對(duì)于絕大多數(shù)倒裝型（Flip Chip）系統(tǒng)級(jí)封裝產(chǎn)品來說，單芯（Per Die）的平均功率范圍一般在 1W 到 15W 之間,，因此在地散熱能力（Local Thermal Conductivity）是檢驗(yàn) SiP 系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵一環(huán),。
目前可用來提升散熱性能的技術(shù)方案有以下幾種：芯片背面外露技術(shù)、高導(dǎo)熱塑封材料技術(shù),、芯片背面金屬板裝技術(shù)（例如 Heat Sink）,、基板金屬內(nèi)層加厚技術(shù)以及芯片背面金屬化技術(shù)（Backside Metallization Technology）。
長電科技的工程驗(yàn)證結(jié)果表明,，與其他方案相比,，芯片背面金屬化技術(shù)更適用于加強(qiáng)低、中功率范圍的倒裝型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性,，同等成本條件下,，散熱效果的裕值可達(dá)到 25%，可謂立竿見影,。而電磁干擾屏蔽材料的背面金屬化技術(shù)同樣可以用于芯片背面金屬化,。
如下圖所示，長電科技已獲得該技術(shù)方案的數(shù)項(xiàng)發(fā)明專利,。
（圖片來源：長電科技）
從材料到工藝,，從技術(shù)到方案,，長電科技對(duì)于創(chuàng)新的不斷追求促成了其在電磁干擾屏蔽技術(shù)領(lǐng)域強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力與全面的產(chǎn)品覆蓋。系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)作為目前火熱的封裝技術(shù)領(lǐng)域,，在長電科技強(qiáng)大 EMI 技術(shù)的加持之下,，能夠有效地完成對(duì)潛在電磁干擾的屏蔽，滿足全球市場需求,。
第三架馬車：激光輔助鍵和技術(shù)（Laser Assisted Bonding Technology,，簡稱：LAB）
鍵合（Bonding）可以將兩個(gè)或多個(gè)材料（或結(jié)構(gòu)）結(jié)合成為一體，是半導(dǎo)體制造過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié),?？v觀近年高端系統(tǒng)級(jí)封裝產(chǎn)品（尤其是手機(jī)射頻前端模塊）的發(fā)展趨勢，不難發(fā)現(xiàn),，芯片/基板鍵合（Die-to-Substrate Bonding）技術(shù)及其制程創(chuàng)新可謂是居功至偉,。
一路走來，從常青樹般的回流焊接（Mass Reflow）技術(shù),，到數(shù)年前異軍突起的熱壓鍵合（Thermal Compression Bonding）技術(shù),，再到最近才開始發(fā)力的激光輔助鍵合（LAB）技術(shù)，先進(jìn)封測企業(yè)與設(shè)備方案廠商通力合作,，緊跟鍵合技術(shù)潮流,，可謂“亦步亦趨，不敢相背”,?？梢哉f，越是在先進(jìn)制程中,，我們就越需要超精密的鍵合技術(shù)服務(wù),。
下圖所示為激光輔助鍵合（LAB）和回流焊接（Mass Reflow）技術(shù)之間做的一個(gè)簡單比較。
（圖片來源：長電科技）
從圖中我們不難看出,，回流焊接 MR 技術(shù)容易受到多種限制,，包括由于板材變形所引發(fā)的 Non-wet bump、橋接與 ELK 層裂紋等引發(fā)的封裝可靠性問題,、模具和基板同時(shí)加熱時(shí)間過長的問題以及老生常談的 CTE 不匹配,、高翹曲、高熱機(jī)械應(yīng)力等問題,。而借助激光輔助粘合（LAB）技術(shù),，我們便可以輕松解決上述限制。LAB 技術(shù)借助紅外（IR）激光源光束均化器,，能夠?qū)崿F(xiàn)高升溫速度下的局部加熱,。
從系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)出發(fā)，本文介紹了三駕創(chuàng)新馬車雙面塑模成型技術(shù),、電磁干擾屏蔽技術(shù)與激光輔助鍵合技術(shù)在 SiP 領(lǐng)域的優(yōu)勢,。作為全球知名的集成電路封裝測試企業(yè),，長電科技在系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)領(lǐng)域也為行業(yè)帶來了更多創(chuàng)新成果。
通過近幾年對(duì)封裝技術(shù)的不斷探索,，長電科技已經(jīng)成功將芯片背面金屬化技術(shù),、電磁干擾屏蔽技術(shù)、激光輔助鍵合技術(shù)巧妙地整合進(jìn)了同一套 SiP 制程里,，并通過了量產(chǎn)級(jí)別的驗(yàn)證,，在散熱性能、EMI 性能,、精密鍵合性能,、制程的穩(wěn)定性以及整體封裝成本等多個(gè)指標(biāo)之間找到并確定了“完美平衡點(diǎn)”。