半導體封裝界，為咗追上「超越摩爾定律」（More Than Moore）嘅潮流，2.5D同3D封裝已經成為增長最快嘅先進封裝技術之一。

其實，可以同2.5D同3D封裝相提並論嘅技術仲有：異構集成、扇出型、FOWLP、FOPLP、矽通孔、玻璃封裝、封裝天線、共封裝光學器件、RDL等等。呢啲技術正正喺為人工智能、高性能計算（HPC）、數據中心、自動駕駛車、5G同消費電子等領域帶嚟更大嘅性能提升。

一、半導體封裝嘅演進

2.5D同3D封裝技術融合咗好多唔同嘅封裝工藝。喺2.5D封裝裏面，根據中介層材料嘅唔同，分做矽基、有機基同玻璃基中介層；而喺3D封裝裏面，微泵技術嘅發展進一步實現咗更細嘅間距尺寸。另外，透過採用混合鍵合技術（例如直接連接Cu-Cu）可以實現個位數嘅間距尺寸，標誌住呢個領域嘅一次重大進步。

半導體封裝嘅演進

二、2.5D封裝嘅三個關鍵

其實，無論係邊種先進封裝，都會有佢自身嘅優缺點。2.5D封裝主要有矽、有機同近期出現嘅玻璃等材質。喺矽基板上，可以將晶片同中介層連接，中介層同晶片之間利用矽通孔連接；有機封裝就利用有機基板做基材，有成本低、可彎曲等特點。另外，耐高溫、透光性好嘅玻璃基板都可以用做封裝基材。

不過，有機物嘅一個主要缺點係，同矽基封裝比起嚟，佢哋相同水平互連功能嘅減少限制了佢喺HPC應用嘅採用。喺成本方面，有機RDL（再分配層）適用於成本敏感嘅產品，板級封裝會進一步利用成本效益，而玻璃封裝有望成為矽嘅平價替代品。

2.5D封裝技術發展趨勢

要進一步提高半導體封裝嘅性能，需要綜合考慮多個方面：

第一係介電材料：做半導體封裝裏面重要嘅組成部分，佢哋嘅性能直接影響封裝嘅電氣性能同可靠性。揀選具有高絕緣性、低介電常數同介質損耗嘅介電材料有助於提高封裝性能。

第二係RDL：RDL係半導體封裝裏面一種關鍵技術，可以將晶片引腳重新分佈，以適應封裝嘅需求。透過優化RDL層嘅厚度、材料同工藝，可以提高封裝嘅電氣性能同可靠性。

製造工藝：優化工藝可以提高封裝嘅可靠性和穩定性。例如，採用先進嘅材料、設備同工藝可以減少缺陷同不良率，提高生產效率。

三、3D封裝嘅兩大技術

對於3D封裝，第一個重要技術係微泵。之前，基於熱壓鍵合（TCB）工藝嘅微泵技術已經比較成熟，喺好多產品上都一直用緊。佢嘅技術路徑在於不断扩大凸點間距。

第二個重要技術係混合鍵合，包括透過將介電材料（SiO2）同嵌入金屬（Cu）結合以創建永久互連。佢嘅挑戰在於，呢種先進技術嘅製造複雜性和更高嘅成本。

凸點製造技術的發展

Cu-Cu混合鍵合係一種無凸點鍵合方法，佢利用銅金屬之間嘅直接鍵合，唔需要用凸點或其他中介層。喺Cu-Cu混合鍵合裏面，銅金屬之間嘅直接鍵合係透過表面處理同熱壓鍵合技術實現嘅。

不同封裝技術的最小凸點間距

四、先進半導體封裝技術趨勢係邊個驅動？

同單片IC比起嚟，先進半導體封裝有助於加快產品上市並降低成本。先進互連技術可以提供低功耗、低延遲和高帶寬連接，同時令集成電路良率更高，系統性能更好，仲可以喺同一封裝中異構集成唔同嘅矽IC或組件。

HPC晶片集成係推進先進封裝嘅一大動力。處理器-記憶體差需要提高記憶體帶寬嚟彌合，2.5D封裝嘅HBM可以做到呢點。新興嘅AI訓練HPC都需要更多帶寬，喺道理上3D堆疊SRAM可以进一步提升帶寬，堆疊仲可以繼續縮細3D鍵合間距，滿足更高嘅帶寬要求。

HPC晶片集成趨勢

由於HPC先進封裝嘅互連長度很短，將記憶體3D堆疊喺邏輯之上或反之亦然，呢個被認為係實現超高帶寬嘅最佳方法。不過，佢哋嘅局限性包括邏輯IC中用於功率和信號嘅大量矽通孔（TSV）需要大量佔位面積，管理邏輯IC存在高散熱問題。

針對呢啲問題，發展路徑有兩條：第一係利用TSV實現3D堆疊，主要用於記憶體，令邏輯IC嘅I/O數量減少；第二係開發2.5D封裝技術，以有效散發嚟自暴露嘅邏輯IC嘅熱量。呢啲短期方案可以在充分實現3D堆疊嘅潛力之前實現同構和異構集成。

數據中心伺服器加速器封裝單元出貨量走勢

五、先進封裝嘅未來挑戰

未來，先進封裝嘅挑戰主要嚟自一啲新技術，例如玻璃封裝。玻璃基板具有耐高溫、透光性好等特點，包括可調嘅熱膨脹係數（CTE）、高尺寸穩定性和光滑平坦嘅表面，呢啲特性令佢成為一種好有前途嘅中介層候選者，佢哋嘅布線特性有可能同矽媲美。

其中最關鍵嘅係隨住帶寬需求嘅不斷增長，光纖和插座嘅成本越來越高。解決方案係開發生態系統，優化光學元件設計；加強產業鏈合作，優化工藝流程，提高光纖製造嘅吞吐量和產量，降低生產成本。當然，對於玻璃封裝技術，呢方面同樣唔容忽視。