倒装芯片封装更具竞争力(3)

根据Brofman和O’Leary介绍，其他方面的挑战还包括采用新型和改进的硅介电材料后，硅变得更加易碎，与此同时工业界还在关注超高互连密度的倒装芯片阵列。芯片-封装相互作用（CPI）——有限的可靠性、更高带宽和更高密度——使得各方需要共同协作来解决这些问题。这也是为什么2008年在纽约州宣布建立一个封装研发中心，以解决关键的倒装芯片可靠性挑战。一个例子是电迁移，由于电流密度过高引起导体中金属原子的渐进流失，这将可能是窄节距C4面对的最大问题。

当前趋势

Brofman和O’Leary都认为，倒装芯片下一步的演进方向是芯片在插入层或者叠层芯片上的3-D集成。他们还指出，带有穿透硅通孔（TSV）的芯片和晶圆减薄，以及超窄节距（50 μm）的新型Cu/Cu和铜柱互连都在开发中。此外为了满足先进微处理器日益增长的功率密度要求，他们相信，叠层芯片方法将会在散热管理上带来很大挑战。

Brofman还介绍说，封装技术还持续地推动着材料科学与技术的发展。尽管他也认为碳纳米管（CNT）互连还需要一些年的时间，但在近期，很可能采用纳米材料作为芯片下填充料、导热材料和多层复合基板的填充物。

Brofman还指出，在材料沉积领域也有一些新趋势出现。“除了C4NP，在形成倒装芯片互连时，还可以采用传统BGA所使用的‘下投焊球’的方法。”

那么无铅的趋势呢？目前倒装芯片模块仍受到欧盟《限制使用有害物质条例》（RoHS）的豁免，并很可能会延续到2014年。“一般的观点是如果使用无铅材料制作凸点，将会遇到大量的可靠性问题，”Pendse介绍说。“即便硅进展到40 nm或更低节点，由于硅本身变得更脆，以及无铅焊料本身更硬，这一问题将会更难解决。”工业界正在尝试不同的凸点材料和方案，使互连变得更加柔顺。

由于全世界范围内电子产品的“绿色化”，长期来看，都会转向无铅的芯片互连，因此更多的倒装芯片用户将会采用无铅模块，这不仅仅是来自于法规的要求，也更是未来含铅模块能否进入市场的不确定性所驱使的，O’Leary介绍说。“多芯片模块，特别是两芯片模块，已经比三年前更受欢迎。由于对电性能的追求，将会更多考虑更薄的基板核（0.4mm或更薄和/或无核有机倒装芯片基板，”他说。“除了3-D集成在性价比上的提高外，像晶圆级芯片尺寸封装所使用的晶圆级工艺技术也备受关注。”

Pendse预测，未来两年内倒装芯片领域的另一个趋势是不断渗透那些现在还较空白的领域——像音频/视频、录像机、相机、MP3播放器、数字电视等这样的消费类电子产品，可以受益于倒装芯片出色的RF性能和可微缩能力。

用户也在探索低成本倒装芯片基板。“工业界一直在寻找可以有效布线以及芯片到基板互连的新设计方法，”Hamilton说。“目前正在研究的一种方法是用激光烧蚀将信号图案写到介电层，之后进行金属化。”

在薄核基板方面，工业界将进入45nm及以下技术节点，芯片上晶体管的数目将会增加，开关速度也会提高，开关电压将会降低，并且需要更短的信号通路降低寄生效应，Hamilton表示。“为了满足这些需求，我们已经看到，目前标准的高性能倒装芯片基板的核厚是800μm，业界已经开始向600μm或400μm前进。随着核厚度的降低，我们面临更多的基板和封装翘曲的风险，其共面性将会挑战当前工业界已经接受的标准。对更薄核以及无核基板的需求已经到来，为了战胜这些风险和挑战，封装厂、基板供应商和组装材料制造商已经开始共同协作努力。”

无核基板可以进一步提高倒装芯片封装的电学性能。无核基板中可以采用任一层作为电源或地，并可以在一层内完成所有的输入端布线，在另一层完成所有的输出端布线。这种基板还给芯片设计人员带来极大的灵活性。(责任编辑：admin)