混合芯片封装技术的特点和优势

混合芯片封装技术有诸多显著的特点和优势。以混合键合技术为例，它是一种先进的集成电路封装技术，结合了金属键合和介电键合的特点，实现了不同芯片之间的高密度、高性能互联 。

• 无凸块且直接连接：混合键合技术用于芯片的垂直（或3D）堆叠是无凸块的。它从基于焊料的凸块技术转向直接铜对铜连接，顶部die和底部die彼此齐平。两个芯片都没有凸块，而是只有可缩放至超细间距的铜焊盘，没有焊料，从而避免了与焊料相关的问题。

• 超小的互连间距：能够实现亚微米级乃至纳米级的互连间距，相较于传统键合技术，比如传统封装技术的间距多在20微米以上，混合键合技术允许在更小的面积上放置更多的连接点。在AMD的Epyc系列高端处理器中，利用混合键合技术将计算核心和缓存紧密组装，极大增加了芯片间的数据通信带宽，让3D芯片在更小的体积内实现更强大的数据处理能力 。

• 低电阻低延迟：由于省去了焊锡等中间介质材料，直接铜对铜的连接具有更低的电阻和更短的信号传播时间延迟。这不仅降低了信号传输的能量损失，还提高了数据传输的速度和稳定性，这对于高性能计算、人工智能等对数据传输要求苛刻的应用场景十分关键。

• 良好的散热性能：紧凑的结构和直接的导电路径有助于改善热管理，降低发热问题。在如数据中心服务器这种对热管理要求极高的应用场景中，有效的散热能够避免因过热而导致的性能下降或芯片损坏 。

• 有利于小型化与高性能封装：混合键合推动了3D封装发展，芯片以垂直堆叠方式整合，显著缩小最终产品体积，提升整体系统性能，使得3D芯片在便携式设备、数据中心服务器等领域有着广泛的应用前景。比如在CMOS图像传感器领域，底层像素阵列与顶层电路层通过混合键合相连，降低了光路损失的同时实现更小型化的相机模组设计，使得图像传感器既满足了性能需求又符合智能手机、无人机等便携式设备轻薄化的要求 。

• 异构集成能力：促进异构系统的集成，可以把不同尺寸、不同材料和不同工艺节点制造的芯片有效地结合在一起，形成一个单一的高性能封装体。这样有助于克服大型芯片的产量挑战和版图尺寸限制，提高整体系统的灵活性和可扩展性。

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当前混合芯片封装技术的主要应用领域

混合芯片封装技术在多个领域有广泛应用：

• 高端处理器与存储器领域：通过混合键合技术将CPU与额外缓存芯片紧密连接在一起，可以显著提升系统性能。像AMD的Epyc系列高端处理器，使用混合键合技术组装计算核心和缓存，实现了性能的大幅飞跃。在高性能计算领域，将内存芯片直接堆叠到逻辑芯片上，极大地提高了数据带宽和访问效率 。

• 图像传感器领域：在CMOS图像传感器中，底层的像素阵列经由混合键合技术与顶层的电路层相连。一方面降低了光路损失，另一方面实现了更小型化的相机模组设计，提高了图像传感器的成像质量，满足了智能手机、无人机等便携式设备对图像传感器在轻薄化情况下成像功能的需求 。

• 汽车电子与5G通信领域：对于汽车雷达、自动驾驶芯片以及5G基站和终端芯片而言，这些设备需要高度集成、低延迟和高效能。混合键合技术为此提供了理想的封装方案，有助于提高系统可靠性并能够满足严苛的应用环境需求，为自动驾驶和5G通信技术的普及奠定了基础 。

• 数据中心与人工智能领域：随着AI服务器和AIPC的大量上市，数据中心对高性能计算的需求不断增长。混合键合技术提升了芯片的集成度和数据传输速度，从而为数据中心提供了强大的算力支持。并且随着芯片工艺技术的进步和电力需求增速的放缓，它有望在降低数据中心运营成本方面发挥重要的作用 。

混合芯片封装技术市场的发展趋势

混合芯片封装技术在未来呈现出一系列发展趋势：

• 技术标准化与规模化生产：随着行业对混合键合技术等混合芯片封装技术的认可度不断提高，相关的标准和规范将会逐步建立和完善。例如针对工艺过程中的关键技术环节如芯片接触面的抛光和晶圆的对齐等可能会制定标准的操作流程和质量控制规范。同时，各厂商也会不断加大生产投入实现规模化生产，这样可以降低生产成本提高生产效率，使得混合芯片封装技术在更多领域得到应用。一旦实现规模化生产，在大规模数据中心等对成本较为敏感的应用场景中就能够更广泛的采用这项技术来进行芯片封装，进一步推动行业发展 。

• 材料与工艺的进一步改进：研究人员会继续探索新材料和新工艺在混合芯片封装技术中的应用。例如探索更好的介电材料，既可以提高绝缘性能又有助于键合效果的优化等。在工艺改进方面，对于芯片接触面抛光工艺不断朝着更精密、更高效方向发展从而确保纳米级的平整度要求；在晶圆对齐方面也会开发更高精度的机器视觉和更精密的机械控制系统来确保铜垫和通孔的准确无误连接。这将进一步提高混合芯片封装技术的性能，如更高密度的互连等。

• 向更复杂且要求高的系统级封装发展：随着技术不断成熟和成本效益的提升，混合芯片封装技术将会在更多复杂且要求极高的系统级封装解决方案中得到广泛的应用。比如未来对高性能计算、人工智能处理有着更高要求的复杂芯片系统中，混合芯片封装技术将成为关键技术支撑，实现在有限的空间内集成更多不同类型的芯片实现更多功能的同时保证系统的高效运转。

影响混合芯片封装技术市场应用前景的因素

混合芯片封装技术的市场应用前景受到多种因素影响：

• 技术方面的因素：

• 工艺的复杂性：混合芯片封装技术的一些工艺，如混合键合中的芯片接触面抛光要求达到纳米级平整度、晶圆对齐需要极高的对准精度等，这些复杂的工艺会影响到技术的广泛应用。一方面，高精度的工艺要求需要企业具备高端的生产设备和高素质的技术人才；另一方面，复杂工艺会降低生产效率，增加生产成本，对于一些预算有限的企业或者对成本控制较为严格的应用场景来说可能会望而却步。例如，在大规模生产消费电子芯片时，如果不能有效地控制成本提高生产效率将会难以应用这项技术 。

• 技术创新难度：尽管混合芯片封装技术已经取得了许多进展，但仍然存在一些技术挑战需要克服以便更好地拓展市场应用。例如，如何进一步提高键合强度同时又不影响其他性能指标，每一次将混合键合工艺缩小到更小的线宽和间距时，键合强度和对准度都必须提高，这需要在材料、工艺等多方面进行创新。另外在异构集成时，如何确保不同尺寸、材料和工艺节点的芯片组合后的性能和稳定性也需要不断创新，这些技术创新如果不能及时跟进将影响技术在更多场景和芯片类型中的应用。

• 成本因素：

• 制造成本：目前混合芯片封装技术中的一些工艺成本较高，例如在混合键合技术中虽然有诸多优势但目前的加工设备、工艺材料等的成本偏高。如生产所需的洁净室要求比其他形式的先进封装所需的洁净室要先进得多，这无疑增加了制造成本。对于要实现大规模商业化应用，制造成本必须得到有效降低，否则难以在对成本敏感的市场如消费电子等领域大规模应用。

• 研发成本：要不断进行混合芯片封装技术的研发，提高技术水平、开发新的工艺流程等都需要投入大量的研发成本。如果企业在研发投入上受到资金限制，将会影响技术的升级和市场应用的扩大。例如一些中小规模的芯片封装企业可能因为难以承担高昂的研发成本而无法跟进混合芯片封装技术的发展。

• 市场需求因素：

• 应用场景的需求程度：不同的应用场景对混合芯片封装技术的需求程度不同。在高端计算、汽车电子的自动驾驶等对性能、安全性要求极高的领域需求较为强烈。然而在一些对芯片性能要求不高的传统电子设备领域可能需求就相对较弱。例如在普通家用遥控器等简单电子产品中，混合芯片封装技术带来的性能提升并不能转化为实际的需求推动。

• 市场的竞争格局：芯片封装市场竞争激烈，各种封装技术都存在，如果混合芯片封装技术不能在竞争中凸显自己的优势就难以拓展市场应用。如在一些对成本较为敏感的中低端芯片市场，如果混合芯片封装技术不能在成本和性能上平衡好与传统封装技术的竞争关系，就很难突破市场份额的瓶颈，尤其是面对已经成熟且成本较低的传统封装技术的竞争。

未来混合芯片封装技术市场的潜在需求分析

混合芯片封装技术在未来具有多方面的潜在需求：

• 高性能计算需求的推动：随着人工智能的发展，更多高复杂度的计算任务需要芯片具有强大的计算能力、高速的数据传输能力以及良好的散热性。例如数据中心需要处理海量的数据，芯片如果能够在体积更小的情况下集成更多功能且保持高性能运算就显得尤为重要。混合芯片封装技术中的混合键合技术可以实现超高密度的互连、低电阻低延迟以及良好的散热性能等优势，正好契合高性能计算的这种需求，在数据中心、人工智能服务器以及高端个人计算机（AIPC）等领域都有着潜在的大量需求。通过将多个关键计算芯片和存储芯片进行高性能封装，可以提高整体计算速度，可能会带来新的高性能计算架构的变革，进一步释放人工智能等高性能应用的潜力 。

• 物联网应用发展的需求：物联网设备众多，包括智能传感器、智能穿戴设备、智能家居等。这些设备通常需要芯片体积小、功耗低、功能多样并能稳定运行。混合芯片封装技术有利于实现芯片的小型化和多功能集成，例如在可穿戴设备中，可以将处理传感器信号、蓝牙通信等不同功能的芯片模块集成到一个封装体中，减少系统的体积和功耗，提高设备的使用寿命和性能稳定性。所以随着物联网市场规模的不断扩大，对混合芯片封装技术的需求也会逐步增加。

• 汽车电子智能化的需求：汽车正在朝着电气化、自动驾驶、智能网联的方向快速发展。汽车中的电子系统变得越来越复杂，需要处理大量的传感器信息、实现复杂的控制逻辑等。如汽车的自动驾驶功能需要处理来自雷达、摄像头等大量传感器的数据，高级驾驶辅助系统（ADAS）和车载信息娱乐系统（IVI）等都需要具备高性能、高可靠性以及低延迟的芯片系统。混合芯片封装技术可以提高芯片的集成度，保证汽车芯片在复杂的汽车电子环境下稳定运行，有助于满足汽车电子智能化过程中对芯片的各种严苛要求，市场在向汽车智能化和电动化转型过程中对混合芯片封装技术将会产生持续的需求 。

芯片封装清洗介绍

·         合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

·         水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

·         污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

·         这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

·         合明科技运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。