文章來源：SiP與先進封裝技術(shù)

原文作者：Suny Li

本文主要講述三星所用的先進封裝技術(shù)。

集成電路產(chǎn)業(yè)通常被分為芯片設(shè)計、芯片制造、封裝測試三大領(lǐng)域。其中，芯片制造是集成電路產(chǎn)業(yè)門檻最高的行業(yè)，目前在高端芯片的制造上也只剩下臺積電（TSMC）、三星（SAMSUNG）和英特爾（Intel）三家了。

隨著先進封裝技術(shù)的發(fā)展，芯片制造和封裝測試逐漸融合，我們發(fā)現(xiàn)，在先進封裝領(lǐng)域的高端玩家，竟然也是臺積電、三星、英特爾三家，而傳統(tǒng)的封測廠商，已經(jīng)被他們遠遠地拋在身后。

那么，這三家的先進封裝到底有什么獨到之處呢？他們?yōu)楹文艹絺鹘y(tǒng)封測廠商，引領(lǐng)先進封裝？今天，我們詳細解讀三星的先進封裝技術(shù)。

在高端芯片制造領(lǐng)域，三星一直試圖與臺積電一爭高下，率先采用GAA全環(huán)繞柵極等最新技術(shù)，可惜在良率方面一直被臺積電力壓一頭。

在先進封裝領(lǐng)域，與臺積電和英特爾相比，三星的存在感稍低，在我的印象中，除了FoPLP是三星首創(chuàng)之外，更多的時候，三星是作為一個跟隨者存在。

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，首先提出技術(shù)的未必能笑到最后，在持久戰(zhàn)中能堅持到最后并勝出的往往不是前浪而是后浪。正如三星曾經(jīng)是HBM的首創(chuàng)和領(lǐng)導(dǎo)者，如今卻被競爭對手超越并在競爭中處于下風。

今天，我們一起來解讀三星的先進封裝技術(shù)。

三星的先進封裝技術(shù)主要分為兩大類：屬于2.5D封裝的I-Cube和屬于3DIC 的X-Cube。為了更加容易理解三星先進封裝技術(shù)的結(jié)構(gòu)和特點，我們可以將其和臺積電，英特爾的先進封裝技術(shù)進行對比。

I-Cube首先分為 I-Cube S和I-Cube E，其中S代表Silicon Interposer, E代表Embedded Silicon Bridge。

I-Cube S

三星對I-Cube S介紹如下, I-Cube S兼具高帶寬和高性能的優(yōu)勢，即使在大中介層下，仍具有出色的翹曲控制能力。它不僅具有超低存儲損失和高存儲密度的特點，同時還大幅改進了熱效率控制能力。

此外，I-Cube S 是一種異構(gòu)技術(shù)，將邏輯芯片與一組高帶寬存儲器 (HBM) 裸片水平放置在一個硅中介層上，實現(xiàn)了高算力、高帶寬數(shù)據(jù)傳輸和低延遲等特點。

下圖所示是I-Cube S的示意圖，從圖中可以看出，I-Cube S 和臺積電的CoWoS-S的結(jié)構(gòu)相同，都是將芯片安裝在硅轉(zhuǎn)接板上，然后再安裝在基板上。

I-Cube E

I-Cube E 和I-Cube S采用的整體硅轉(zhuǎn)接板不同，I-Cube E 采用將硅橋嵌入RDL Interposer中，不僅具有硅橋的精細成像優(yōu)勢，也同時擁有大尺寸、無硅通孔 (TSV) 結(jié)構(gòu)的RDL 中介層。

這樣，在高密度互連區(qū)域，可以采用硅橋，其它區(qū)域則名采用RDL Interposer進行互連。

下圖所示是I-Cube E的示意圖：

從圖中可以看出，三星的I-Cube E和臺積電的CoWoS-L結(jié)構(gòu)相近，二者都是取經(jīng)Intel的EMIB技術(shù)。

H-Cube

H-Cube采用了混合基板結(jié)構(gòu)，首先將Silicon Interposer安裝ABF 基板上，然后再安裝到HDI基板上。

H-Cube 將精細成像的 ABF（Ajinomoto Build-up Film）基板和 HDI（高密度互連）基板技術(shù)相結(jié)合，可在 I-Cube 2.5D 封裝中實現(xiàn)較大的封裝尺寸。

從結(jié)構(gòu)上看，H-Cube是在I-Cube S的基礎(chǔ)上增加了一層ABF基板，可以進一步提高布線密度。

但從基板技術(shù)的發(fā)展來看，H-Cube應(yīng)該只是一種過渡產(chǎn)品，因為只要HDI基板支持的布線密度足夠高，ABF基板則完全可以省略。因此，三星也沒有將H-Cube單獨分離出來，而是劃分到了I-Cube的類別中。

I-Cube 和H-Cube都屬于2.5D封裝，在三星的劃分中，H-Cube 屬于I-Cube。

X-Cube

X-Cube屬于3D封裝，也可以稱之為3D IC，通過TSV技術(shù)將上下芯片直接進行電氣連接。

X-Cube分為，X-Cube (bump) 和 X-Cube (Hybrid Bonding)，區(qū)別就在于上下芯片界面的連接方式，前者采用bump凸點連接，后者采用Hybrid Bonding混合鍵合連接。

下圖所示為X-Cube (bump) 的結(jié)構(gòu)示意圖：

下圖所示為X-Cube (Hybrid bonding) 的結(jié)構(gòu)示意圖：

比較可以看出，二者結(jié)構(gòu)完全相同，只是在界面連接上采用不同的技術(shù)。采用了Hybrid bonding界面連接的X-Cube，可實現(xiàn)更高的互連密度和更好的熱傳導(dǎo)系數(shù)。

下面表格是對TSMC，Intel和SAMSUNG的先進封裝技術(shù)的總結(jié)，可供讀者參考。

三星和英特爾因為本身就是芯片制造商，其先進封裝技術(shù)多為自己所用，而臺積電作為純代工廠，本身并無芯片產(chǎn)品，其先進封裝技術(shù)為眾多的大廠所用，市場知名度頗高，這也和本身的市場定位相關(guān)。

英特爾的先進封裝有獨特的技術(shù)特點和優(yōu)點，例如EMIB一開始雖然被業(yè)內(nèi)嘲笑為“膠水”，而后卻因其獨特的優(yōu)點而被臺積電和三星所效仿。

在先進封裝領(lǐng)域，三星更多作為跟隨者，其I-Cube和X-Cube和臺積電的產(chǎn)品有相似的特點，但其產(chǎn)品的知名度和市場影響力相對較低。如果想要趕超臺積電和英特爾，三星還需在先進封裝領(lǐng)域發(fā)力，投入更多的資源和技術(shù)。

不過，先進封裝畢竟是朝陽產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)成熟度還遠遠沒有達到頂峰。也許有一天，后浪或?qū)⒛苌w過前浪，讓我們拭目以待。