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產業研究部(Andrew)-優分析.2024.08.22

【先進封裝】先進封裝產業技術-Hybrid Bonding

圖片來源:Besi

隨著半導體前段製程的微縮面臨技術與成本的挑戰,為了繼續提升單位面積的電晶體數量,晶圓代工廠和封測廠正共同推動先進封裝技術的發展。

先進封裝就是將不同種類的晶片透過封裝、堆疊技術整合在一起,提升晶片的性能縮小尺寸減少功耗

今天就來談談其中一項技術-Hybrid Bonding(混合鍵合)

Hybrid Bonding是什麼?

Hybrid Bonding是將晶片連接的技術,相較於封裝主流技術的Bump(凸塊)接合,Hybrid Bonding是透過金屬(如銅)和氧化物鍵合,最大優勢就是降低凸塊的間距並縮小接點間距由此可以在相同的面積下提升連接密度,也就達到更快的傳輸速度並且降低能耗。

(資料來源:K&S)

Hybrid Bonding製作流程

Hybrid Bonding 主要步驟為:

  • 晶圓準備(Wafer Preparation)

  • 氧化物沉積(Oxide Deposition)

  • 金屬層沉積(Metal Deposition)

  • 對準與鍵合(Alignment and Bonding)

  • 退火處理(Annealing)

  • 檢測與測試(Inspection and Testing)

(資料來源:薩科微半導體)

Hybrid Bonding運用於3D先進封裝新技術-SoIC

在AI浪潮引爆之下,CoWoS產能需求激增,驅使台積電積極擴充CoWoS產能,除了CoWoS之外,台積電還有另一個3D先進封裝技術-SoIC(System-on-Integrated-Chips)。

SoIC(System-on-Integrated-Chips)是業界第一個高密度3D小晶片堆疊技術,用於十奈米及以下的先進製程進行晶圓級的鍵合技術。

而SoIC有兩種堆疊方案,分別為SoIC-P(Bumped)和 SoIC-X(Bumpless) 。

SoIC-P 是微凸塊堆疊解決方案,適用於行動應用等講求成本效益的應用。

另一種 SoIC-X是採Hybrid Bonding(混合鍵合),適合用於 HPC、AI 領域。

(資料來源:台積電)

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混合鍵合