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传统封装与先进封装:对比与展望
2024-01-08

随着科技的飞速发展,集成电路(IC)已经成为现代电子设备的核心。然而,将这些微小、复杂的芯片有效地集成在一起并保持其功能性是技术领域的一个重要挑战。封装技术是解决这一挑战的关键环节。传统封装和先进封装是两种主要的封装形式,各有其特点和应用领域。

传统封装是通常先将原片切割成单个芯片,再进行封装的工艺形式。其主要目的是保护芯片免受物理和化学环境的影响,并帮助芯片与外部电路进行连接。主要包括DIP、SOP、TO、LCC、QFP、WB BGA等封装形式。先进封装是指处于最前沿的封装形式和技术,主要包括倒装焊(Flip Chip)、晶圆级封装(WLP)、2.5D封装(Interposer)、3D封装(TSV)、SiP(System inPackag,系统级封装)、 Chip let等。

传统封装优缺点

优点:

1.    技术成熟:传统封装技术经过多年的发展,已经非常成熟。

2.    成本较低:由于技术成熟且生产规模大,因此成本相对较低。

3.    可靠性高:传统封装的密封性好,对芯片的保护较为可靠。

缺点:

1.    封装体积较大:传统封装的体积较大,不利于小型化和轻量化。

2.    电性能及热性能有限:传统封装的电性能和热性能相对较差。

3.    无法满足高端应用需求:对于高性能、高集成度的芯片,传统封装难以满足其需求。

先进封装优缺点:

优点:

1.    尺寸小型化:先进封装可以使芯片尺寸更小,有利于实现电子产品的小型化和轻量化。

2.    高性能:先进封装可以提高芯片的电性能和热性能,满足高性能、高集成度的需求。

3.    高可靠性:采用先进的材料和技术,使先进封装的密封性、耐久性和可靠性更高。

4.    低成本:虽然先进封装的制造成本较高,但由于其提高了芯片的集成度和性能,可以降低整体系统的成本。

缺点:

1.    制造技术难度高:先进封装涉及的技术复杂度高,制造难度大。

2.    成本高:先进封装的制造成本较高,限制了其应用范围。

传统封装在技术上相对简单,主要通过平铺的方式将芯片封装在电路板上。相比之下,先进封装更加立体,通过芯片的堆叠,几个芯片可以共用一个外壳,从而提高电路的集成度。这种技术能够降低功耗,提升性能。其特点主要表现在:1.不采用传统的封装工艺,例如:无Bonding Wire;2.封装集成度高,封装体积小;3.内部互联短,系统性能得到提升 4.单位体积内集成更多功能单元,有效提升系统功能密度。

传统封装的功能主要在于保护芯片、电气连接,先进封装则在此基础上增加了提升功能密度、缩短互联长度、进行系统重构三项新功能。先进封装是在不考虑提升芯片制程的情况下,努力实现芯片体积的微型化、高密度集成,同时降低成本,这种技术的提升符合高端芯片向更小尺寸、更高性能、更底功耗方向演进的趋势。

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传统封装技术成熟,成本较低,因此仍被广泛应用于对成本敏感或对性能要求不高的领域。而先进封装由于其高性能和高集成度,广泛应用于各类芯片和下游高端应用中,其中包括人工智能、智能驾驶、AR/VR、HPC、LOT、5G、手机通信、区块链等,应用芯片包括CPU/GPU、APU、DPU、MCU、ASIC、FPGA、存储、传感器、模拟芯片、光电子等。

终端应用对先进封装的需求:

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     总体来说,传统封装和先进封装在技术特点、功能与性能、应用领域和发展前景等方面存在显著差异。传统封装技术成熟,成本较低,主要应用于对成本敏感或对性能要求不高的领域;而先进封装通过提高芯片的集成度和性能,满足高端电子产品的需求,为延续摩尔定律提供了新的可能性。未来,随着技术的进步和市场需求的增长,先进封装有望成为主流的封装形式。为了适应这一趋势,封装行业需要不断进行技术创新和产业升级,以提供更可靠、高性能的封装解决方案

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