摩尔定律放缓后，Chiplet和先进封装成为延续集成度提升的主要路径。这对高校的微纳加工能力提出了新要求——不只是做器件，还要做连接。
一、技术路线的分化
2.5D vs 3D封装
| 特性 | 2.5D封装 | 3D封装 | |——|———-|———| | 互连方式 | 硅中介层 | TSV直接堆叠 | | 互连密度 | 中等 | 高 | | 热管理 | 较好 | 较差 | | 成本 | 较低 | 较高 | | 成熟度 | 较成熟 | 仍在发展 |
高校在选择研究方向时需要考虑：2.5D封装（如CoWoS）已经产业化，3D封装（如混合键合）仍在研发阶段。
混合键合的门槛
台积电SoIC、英特尔Foveros使用的混合键合技术，核心难点是：
- 表面粗糙度：<1nm RMS
- 铜凸起高度控制：±几纳米
- 对准精度：<1μm
这对高校的加工和检测能力提出了极高要求——不是每所学校都能达到。
二、关键工艺与设备
TSV工艺
TSV（硅通孔）是3D封装的基础，工艺流程包括：
1. 深硅刻蚀：深宽比可达10:1 2. 绝缘层沉积：SiO₂或SiN 3. 阻挡层/种子层：Ta/Cu 4. 铜电填：无空洞填充 5. CMP露出：平整度要求<100nm
ULVAC的ICP刻蚀机、µGalv电镀系统、TSD的CMP设备在这一流程中各有角色。
µGalv电镀系统
µGalv在先进封装中的应用：
- TSV铜填充：深孔电镀的均匀性和空洞控制
- RDL制备：线宽/线距控制
- 凸块制备：Cu柱、Au凸块
脉冲电镀在改善填充均匀性上效果明显，但工艺开发周期长。
CMP的挑战
TSD TMP-150A/200A在先进封装CMP中的应用：
- TSV露出后的平整化
- 混合键合前的表面处理
- 晶圆减薄后的抛光
关键参数控制：抛光压力、转速、温度、抛光液成分。
三、高校研究的定位
与产业界的差距
产业界的先进封装技术已经相当成熟：
- 台积电SoIC
- 英特尔Foveros
- 三星X-Cube
高校的研究更多是在创新结构、新材料、新工艺上，而不是量产工艺。
值得研究的方向
- 新材料：石墨烯互连、聚合物介质
- 新结构：无TSV的互连方案
- 新工艺：低温度键合、激光辅助键合
四、设备配置的现实考量
最小配置
一个基础先进封装实验室需要：
| 设备类型 | 用途 | 成本 | |———-|——|——| | TSV刻蚀机 | 深硅刻蚀 | 100-200万 | | PVD设备 | 阻挡层/种子层 | 80-150万 | | 电镀系统 | 铜填充 | 50-100万 | | CMP设备 | 平坦化 | 80-150万 |
总投入超过300万，对很多高校来说是压力。
与公共平台合作
如果校内没有完整设备链，可以考虑：
- 利用校级微纳加工中心
- 与产业界合作
- 使用国家级平台（如封测厂的研发线）
五、技术演进趋势
光电融合封装
- 硅光子器件集成
- 光电共封装（CPO）
- 光互连替代电互连
这对高校的光电子工艺能力提出了要求。
嵌入式封装
- 嵌入无源器件（电阻、电容、电感）
- 嵌入有源器件（芯片）
- 多层互连
这需要重新设计封装衬底和工艺流程。
AI辅助设计
- 热场仿真
- 应力分析
- 布局优化
六、应用场景分析
高性能计算
- GPU/CPU的Chiplet集成
- 高带宽内存（HBM）集成
对互连密度和散热要求极高。
移动终端
- AP芯片的堆叠封装
- 存储逻辑集成
对功耗和成本敏感。
汽车电子
- 功率器件与控制IC集成
- 传感器集成
对可靠性要求高。
七、高校布局建议
明确定位
先进封装的方向很多：
- 工艺开发 vs 结构设计 vs 仿真分析
- TSV vs 混合键合 vs 嵌入式
- 数字芯片 vs 射频芯片 vs 功率器件
建议聚焦1-2个方向，与产业界差异化竞争。
重视可靠性
- 热循环测试
- 机械应力测试
- 加速老化测试
很多高校的研究缺乏可靠性数据，导致成果难以产业化。
培养人才
先进封装需要：
- 微电子工艺
- 材料科学
- 机械设计
- 热管理
结语
先进封装是延续摩尔定律的关键路径，但对高校的微纳加工能力要求很高。
与其在量产工艺上与产业界竞争，不如在创新结构、新材料、新工艺上寻找突破点。同时，加强与产业界的合作，让研究成果更快转化为实际产品。
