2023年5月15日，著名市场咨询公司IDTechEx发布《先进半导体封装:趋势和增长动力》报告。
报告指出，由于摩尔定律的放缓以及单片硅集成电路开发和制造成本的上升，先进的半导体封装技术至关重要。最初组件是在PCB板级别单独封装和集成的，但随着设备变得更小，需要更高的处理能力，组件集成需要超越PCB板级别。封装级集成是第一个进步，其次是晶圆级集成，它提供了至少十倍高的连接密度、适用于尺寸敏感应用的更小的占地面积和卓越的性能。晶圆级集成包括扇入型封装、核心扇出型封装、高密度扇出封装、2.5D IC封装和3D IC封装技术。然而，只有那些凸点间距（Bump Pitch）尺寸小于100 μm的半导体封装技术才被认为是“先进”的半导体封装工艺。这包括高密度扇出封装、2.5D IC封装和3D IC封装技术。
从2.5D混合集成到完全3D垂直集成的转变对于未来以数据为中心的应用程序至关重要。从2.5D转向3D的主要挑战是缩放凸点间距的尺寸。在2.5D IC封装中，凸点间距大小在25 μm到40 μm之间，具体取决于中介层材料。然而，对于3D堆叠封装，凸块间距必须缩小到10 μm以下，甚至低至1 μm以下。台积电报告显示，堆叠N7/N6芯片的凸点间距为9 μm，堆叠N5芯片的凸点间距为6 μm。N3芯片堆叠的凸点间距预计将进一步降至4.5 μm，未来几代堆叠集成电路的凸点间距将继续缩小。堆叠具有小凸点间距尺寸的两个芯片是一个重大挑战，因为必须在低温下实现介电材料的高精度对准和键合。还有必要对Cu填充材料进行适当控制，以防止在键合过程中溢出。此外，热管理成为小凸点间距尺寸封装的一个关键问题，需要考虑能够实现更好的热传输和可能的液体冷却技术的封装设计。
IDTechEx确定了先进半导体封装的四个主要应用领域：高性能计算（HPC）应用/数据中心、通信网络、自动驾驶汽车和消费电子产品。对数据处理日益增长的需求是这些应用领域增长的主要驱动力。然而，每种应用都有特定的要求，需要不同的先进半导体封装技术。然而，每种应用都有特定要求，需要不同的先进半导体封装技术。对于HPC应用程序/数据中心，首要任务是提供卓越的数据处理能力，使用硅中介层或硅桥的2.5D IC技术成为首选，尽管其成本高。智能手机或智能手表等消费电子产品注重小型化和成本，基于有机封装技术是首选。在5G和其他通信领域，关键挑战是传输损耗，封装天线（Antenna-in-package, AiP）是目前5G毫米波最可行的选择，而片上天线（Antenna on chip/wafer, AoP）仍在紧张开发中，以降低成本。对于未来的自动驾驶汽车来说，CPU和其他组件的异构集成，如HBM（高带宽内存）和可靠的电力输送系统，将为先进的半导体封装和创新创造新的机会。
李衍
