由于逻辑扩展正面临着严峻的挑战和不断上升的成本，同时还对功能的要求也越来越高，这促使越来越多的公司采用先进封装。虽然这带来了许多新的选择，但也引起了人们对不同工艺和技术的最佳选择的困惑。

从本质上讲，先进封装取决于可靠的互连、明确的信号路径以及最小化插入损耗、互连串扰、基板翘曲和系统中的热点等干扰效应，这些参数可能会因封装的选择而有所差异，因为目前疯转的方式有许多种，包含2.5D、扇出基板上芯片 (FOCoS)、3D-IC、可单独使用或与其他方法结合使用的桥接器等。

而这仅仅是开始。半导体封装路线图在每个环节都强调强大的接口，但哪种接口适合特定应用并不总是很明确，因为有很多方法可以实现最终结果。此外，还有一系列新工艺，包括晶圆到晶圆键合、背面配电和封装中的共封装光学器件。硅中介层（桥）提供最高带宽的通信，而有机中介层的成本则大大降低，并可在沿着从RDL到C4凸块的互连线路上嵌入无源器件。

新材料和新架构

自第一个IC发明以来，工程师们一直在争论一种材料与另一种材料的基本原理。早期是硅半导体与锗半导体的较量，最终目的都是为了制造出具有成本效益的电子产品。硅的丰富性及其生长原生氧化物的能力简化了集成过程并确保了可靠性，使其成为首选的基底材料。

时至今日，先进封装的可制造性正经历着与早期ASIC经历的蜕变。在医疗、生物技术、HPC、移动和5G/6G领域，工程师们正在回归物理和化学原理，以确定将光子学、微电子学、硅桥与再分布层以及芯片通信与医疗电子相结合的最佳方式。其中的诀窍在于设计芯片和封装时采用坚固耐用的架构，以承受温度应力循环并适应特定的使用情况。

与此同时，芯片制造商也面临着更快交付系统级模块的压力。讽刺的是，在某些情况下，这需要较低温度的工艺，以便有效地将设备更紧密地嵌入到一起，例如人体。现有的工艺可以针对诸如植入式医疗设备或一次性测试仪等新应用进行设计，以检测血糖水平或新冠病毒等病原体。

在高性能计算领域，温度循环引起的翘曲和应力波动引起的问题正在推动从有机基板向玻璃基板的全面转变。英特尔发布了基于玻璃基板的芯片原型，为高性能系统种的持续功能扩展和改进功率传输提供了途径。

组装玻璃基板测试芯片的BGA侧

为取代刚性玻璃基板，采用硅桥的扇出方法减少了对昂贵的多层层压基板的需求，而这种基板近年来一直供不应求。硅桥可视为并排2D方法与基板上扇出芯片FOCoS的最佳组合。

集成高带宽硅桥（0.5μm线和间距）时，系统的翘曲取决于芯片厚度（450至650μm）、模具面积和环氧模塑料的CTE

桥接方法在性能方面还具有其他优势。“在桥芯片连接中，信号路劲受益于芯片之间的距离很小（大约1到2毫米），因此信号路径可以很好地进行电气通信。"Amkor先进封装和集成副总裁Mike Kelly说。“从机械角度和可靠性角度来看，这是一个更复杂的系统，我们可以在一个封装中具有射频和逻辑等混合功能。”

越来越明显的是，出于成本考虑，硅中介层必须尽可能小。Amkor工程师的分析表明，FOCoS桥结构中较薄的有源芯片更容易翘曲。这项工作还指出了使用具有较低热膨胀系数（CTE）模塑料的积极影响作为二阶效应。

具有更宽线路和空间（至2μm L/S）的重新分布层管理这些封装内的第二层互连速度。总体而言，此类大型系统（超过3倍掩模板尺寸）顶部的散热路径需要比现有热界面材料（TIM）更高的导热率来散热。最终，很可能需要金属TIM。

简而言之，紧密间隔的逻辑芯片往往会像封装中的一个大型逻辑芯片一样发热，而HBM则位于系统周边，这就是ASE推广其桥接技术的原因，并指出与具有更宽铜线的FOCoS中介层和聚酰亚胺尺寸（3至4μm）相比，1μm线宽和间距的硅中介层（铜/SiO2）往往会导致更高的插入损耗和铜线之间的串扰。除了硅中介层中的高带宽、高速通信之外，一个关键优势是I/O信号周围接地走线的芯片布线灵活性，从而减少了串扰。

因此，工程师和封装设计人员可以选择2.5D、FOCoS和FOCoS桥接技术来权衡布局密度、电气/热/应力性能和成本，具体取决于模块的具体应用，如下图。

2.5D、FOCoS和桥梁技术的不同属性。桥梁比FOCoS更好的管理应力，但不如2.5D方法

与此同时，共同封装的光学器件即将进入数据中。英特尔组装测试技术开发高级副总裁Babak Sabi曾表述过：封装就是互连，我们讲大量的内核和内存整合在一起，也就是晶圆级集成，这就是玻璃基板机器重要的地方，因为我们可以完全消除中介层。

除了采用玻璃基本以实现更好的性能和大规模翘曲控制的路线图外，Sabi还谈到了光学互连的采用，他表示到本十年末，我们将开始看到多种不同格式的光纤，并指出了英特尔机器合作伙伴正在研究用于芯片光学接口的“标准”连接器，他用了消费者非常熟悉的USB-C来进行类比。对于超大规模网络而言，行业标准光连接器可以消除当今连接硅光子的悬空光纤和半自动化方法，从而实现卓越的可制造性和自动化。另外，将前端晶圆加工与先进封装集成的需求也正在推动工业开发的变化。

背面电源、混合键合和新材料

从根本上讲，使用的内容取决于物理、化学、设备性能和成本，但这包括许多可以针对特定应用或用例定制的选项。

背面供电将首先出现在最高性能的芯片中，这种方法将店里传输到晶圆背面的晶体管，这需要更宽的互连，而器件正面仅承载信号线，从而优化了应用的CD。BPD可以提高可靠性，同时为在背面集成简单设备铺平道路。

BPD和混合键和是当今半导体领域最热门的两个话题。每一种方式都包含着不同的方法，并且这些方法涉及不同程度的复杂性，对于由硅晶圆或玻璃之城的载体也是如此，每种载体都有有点和缺点，

另一种相对较新的工艺是载体剥离，以实现薄晶圆加工。该工艺经过优化，可确保与晶圆背面氧化物和双镶嵌处理兼容，同时防止晶圆意外粘附损失或污染，并符合晶圆间厚度变化 (TTV) 规范，实现薄晶圆释放只是众多工艺之一，这对于使背面配电方式发挥作用非常重要。

写在最后

随着OSAT获得集成新桥接技术的经验，该方式可以提供介于FOCoSHE 2.5D集成方法之间的性能和成本优势，从而扩展了涉及人员可用的选项。然而，这些高密度封装方式的使用仍然仅限于具有内部晶圆到封装集成水平的芯片制造商。与此同时，工程师们正在涉及创造性的解决方案来组装生物技术和医疗电子产品。

随着芯片制造商据悉在三维器件中组合各层，晶圆和玻璃载体的键合和剥离可能会发挥越来越大的作用。