曾經(jīng)，傳統(tǒng)封測(cè)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中并不是很起眼的環(huán)節(jié)。先進(jìn)封裝的出現(xiàn)，讓業(yè)界看到了通過(guò)電子封裝推動(dòng)芯片高密度集成、性能提升、體積微型化和成本下降的巨大潛力。隨著摩爾定律步伐放緩，電子封裝進(jìn)一步成為推動(dòng)半導(dǎo)體發(fā)展的關(guān)鍵力量之一。

11月3日，國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京舉行。由華中科技大學(xué)、華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司、通富微電子股份有限公司、華天科技（昆山）電子有限公司、蘇州旭創(chuàng)科技有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所、香港應(yīng)用科技研究院有限公司、武漢大學(xué)合作完成的“高密度高可靠電子封裝關(guān)鍵技術(shù)及成套工藝”，榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。隨著后摩爾時(shí)代來(lái)臨，先進(jìn)封裝正在成為半導(dǎo)體產(chǎn)品性能提升的必由之路，也成為推動(dòng)國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/span>

意義：先進(jìn)封裝是半導(dǎo)體性能提升關(guān)鍵力量

“到了后摩爾時(shí)代，我們已經(jīng)不再單純以線寬線距和集成度的尺寸論英雄，而是更多地考慮如何提升系統(tǒng)的性能以及如何在整個(gè)微系統(tǒng)上提升集成度。為尋求提升集成電路產(chǎn)品系統(tǒng)集成、高速、高頻、三維、超細(xì)節(jié)距互連等特征，封裝的作用愈發(fā)凸顯。先進(jìn)封裝已經(jīng)成為超越摩爾的關(guān)鍵賽道，集成電路的成品制造環(huán)節(jié)的創(chuàng)新能力和價(jià)值越來(lái)越強(qiáng)?！?長(zhǎng)電科技首席執(zhí)行長(zhǎng)鄭力向《中國(guó)電子報(bào)》表示。

先進(jìn)封裝在誕生之初以WLP（晶片級(jí)封裝）為主，后期進(jìn)一步向三維發(fā)展。目前主流的先進(jìn)封裝包括凸塊、SiP（系統(tǒng)級(jí)封裝）、WL-CSP（晶圓級(jí)封裝）、FOWLP（扇出封裝）、FC（倒裝）、eWLB（嵌入式晶圓級(jí)球柵陣列）、PiP（堆疊組裝）、PoP（堆疊封裝）等，2.5D封裝和3D封裝技術(shù)也逐步成熟并進(jìn)入商用。

華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司技術(shù)副總孫鵬博士向《中國(guó)電子報(bào)》指出，先進(jìn)封裝對(duì)半導(dǎo)體的提升作用包括五個(gè)方面：一是實(shí)現(xiàn)芯片封裝小型化、高密度化、多功能化；二是降低產(chǎn)品功耗、提升產(chǎn)品帶寬、減小信號(hào)傳輸延遲；三是可實(shí)現(xiàn)異質(zhì)異構(gòu)的系統(tǒng)集成；四是延續(xù)摩爾定律，提升產(chǎn)品性能的有效途徑；五是降低先進(jìn)節(jié)點(diǎn)芯片的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和制造成本，縮短開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品良率。

本次獲獎(jiǎng)的“高密度高可靠電子封裝關(guān)鍵技術(shù)及成套工藝”解決了電子封裝行業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)“空心化”和“卡脖子”難題，實(shí)現(xiàn)了高密度高可靠電子封裝從無(wú)到有、由傳統(tǒng)封裝向先進(jìn)封裝的轉(zhuǎn)變。

湖南越摩先進(jìn)半導(dǎo)體CTO、獲獎(jiǎng)項(xiàng)目參與者之一謝建友向《中國(guó)電子報(bào)》指出，高密度是指制程微縮使單位面積的晶體管數(shù)量越來(lái)越多，I/O也越來(lái)越多，封裝密度持續(xù)提升。高可靠是指芯片封裝在高冷、高熱、真空等極端環(huán)境下會(huì)發(fā)生翹曲變形等問(wèn)題，導(dǎo)致芯片失效。所以在封裝過(guò)程中，選擇什么楊氏模量、CTE（熱膨脹系數(shù)）、泊松比、收縮率、介電常數(shù)、損耗角、熱導(dǎo)率的材料，選擇怎樣的膠水等，要經(jīng)過(guò)大量仿真驗(yàn)證。

除了技術(shù)研發(fā)，本次項(xiàng)目還錘煉了電子封裝的研發(fā)體系。謝建友表示，項(xiàng)目推動(dòng)形成了協(xié)同設(shè)計(jì)、多物理域仿真以及芯片-封裝-系統(tǒng)三級(jí)聯(lián)仿的方法論。通過(guò)仿真測(cè)試、回歸驗(yàn)證、積累數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升研發(fā)效率和投片成功率，并降低試錯(cuò)成本和縮短產(chǎn)品上市周期。

“有時(shí)候芯片公司內(nèi)部測(cè)試沒(méi)有問(wèn)題，到客戶端一用回流焊，裂片、性能不達(dá)標(biāo)、參數(shù)不對(duì)等各種問(wèn)題都出來(lái)了，這不是電性能的問(wèn)題，很多時(shí)候是力學(xué)、熱學(xué)、流體的問(wèn)題。通過(guò)更加先進(jìn)的研發(fā)方法論，我們可以在仿真模型上進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，在模型的達(dá)到平衡之后再去測(cè)試，提升流片成功率?！敝x建友說(shuō)。

原因：三大因素促進(jìn)我國(guó)封裝產(chǎn)業(yè)能力提升

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)中，封裝是中國(guó)話語(yǔ)權(quán)較強(qiáng)的一環(huán)，長(zhǎng)電科技、通富微電、天水華天均進(jìn)入封測(cè)企業(yè)全球營(yíng)收前十。

孫鵬表示，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)可追溯到20世紀(jì)60年代，國(guó)內(nèi)建立了一批半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)。到了上世紀(jì)70年代，部分企業(yè)開(kāi)始參與小規(guī)模集成電路研發(fā)，在晶圓制造、封裝等方面也有所涉獵，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向東亞地區(qū)轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)在江蘇無(wú)錫、蘇州等地形成了產(chǎn)業(yè)鏈集聚區(qū)，涌現(xiàn)了如長(zhǎng)電科技、通富微電、晶方科技等封測(cè)企業(yè)。隨著企業(yè)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始由購(gòu)買國(guó)外專利技術(shù)向自主研發(fā)轉(zhuǎn)型，封裝技術(shù)由低端向中高端拓展。同時(shí)通過(guò)企業(yè)并購(gòu)，積極引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)規(guī)模和技術(shù)實(shí)力提升。

鄭力指出，我國(guó)封裝產(chǎn)業(yè)能力的構(gòu)建主要得益于三個(gè)因素。首先是生產(chǎn)成本與市場(chǎng)方面的優(yōu)勢(shì)，使封裝測(cè)試成為全球集成電路產(chǎn)業(yè)中最先向我國(guó)轉(zhuǎn)移的環(huán)節(jié)；其次，我國(guó)封測(cè)企業(yè)進(jìn)入行業(yè)時(shí)間較早、技術(shù)研發(fā)持續(xù)性較好；最后，我國(guó)封測(cè)龍頭企業(yè)抓住時(shí)機(jī)，對(duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)標(biāo)的大膽收購(gòu)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)能力的跨越式發(fā)展。

國(guó)內(nèi)封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，能否給其他半導(dǎo)體環(huán)節(jié)提供借鑒？孫鵬表示，半導(dǎo)體各產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)尊重產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律。產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大需要持續(xù)的投入，需要政策支撐與企業(yè)立足于市場(chǎng)的研發(fā)形成合力。同時(shí)，需要產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，封裝產(chǎn)業(yè)壯大離不開(kāi)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、終端企業(yè)做大做強(qiáng)，未來(lái)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展也離不開(kāi)國(guó)內(nèi)裝備、材料企業(yè)的支撐。

隨著封裝逐漸成為半導(dǎo)體向高性能、高密度發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力量，封測(cè)產(chǎn)業(yè)也在成為國(guó)內(nèi)發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群的重要助力。

“縱觀世界各國(guó)和地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，封裝產(chǎn)業(yè)往往成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)‘追趕者’的排頭兵。以韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的產(chǎn)業(yè)崛起過(guò)程來(lái)看，產(chǎn)業(yè)發(fā)展均始于封裝轉(zhuǎn)移的浪潮，通過(guò)最先在封裝環(huán)節(jié)立足，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和集聚效應(yīng)；通過(guò)向上游拓展并引進(jìn)吸收先進(jìn)技術(shù)，逐步演變?yōu)樵O(shè)計(jì)、制造和封裝三個(gè)環(huán)節(jié)相互支撐的產(chǎn)業(yè)格局?！睂O鵬說(shuō)。

未來(lái)：產(chǎn)業(yè)協(xié)同持續(xù)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

在數(shù)字化、低碳環(huán)保、消費(fèi)電子輕量化等趨勢(shì)的推動(dòng)下，先進(jìn)封裝正在迎來(lái)廣闊的發(fā)展空間。謝建友表示，先進(jìn)封裝的市場(chǎng)需求來(lái)自五個(gè)方面。一是新能源的功率模塊及寬禁帶半導(dǎo)體器件，包括電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能、風(fēng)能等領(lǐng)域的器件封裝需求。二是AI和高性能計(jì)算，中國(guó)是全球最大的半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)，DPU、VPU、NPU、RISC-V等新產(chǎn)品、新架構(gòu)層出不窮。加上國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)公司的技術(shù)水平持續(xù)提升，也對(duì)封裝技術(shù)提出了更高的要求。三是可穿戴設(shè)備，需要將幾百個(gè)器件封裝在極其微縮的產(chǎn)品中。四是醫(yī)療技術(shù)。五是用于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器。

謝建友為記者舉了個(gè)例子，從前心臟起搏器有鼠標(biāo)的一半大小，現(xiàn)在通過(guò)TSV（硅通孔）將三個(gè)芯片疊起來(lái)，再放入載板、電池等元器件進(jìn)行封裝，可以將心臟起搏器的體積縮小到膠囊大小，植入到患者的心室。由于起搏器與心臟的距離更近，能感受到更微弱的信號(hào)，只需要更小的脈沖電流就能讓心臟復(fù)跳，從而在超微型化的膠囊內(nèi)讓起搏器仍然具有10-12年的使用壽命。

“先進(jìn)封裝會(huì)對(duì)醫(yī)療技術(shù)帶來(lái)革命性的改變。未來(lái)可以通過(guò)先進(jìn)封裝，將心率、血氧、血壓、體溫等檢測(cè)功能都做進(jìn)TWS耳機(jī)，這是對(duì)人類健康與幸福的改善?！敝x建友說(shuō)。

面對(duì)不斷涌現(xiàn)的市場(chǎng)機(jī)遇，從傳統(tǒng)封裝持續(xù)向先進(jìn)封裝轉(zhuǎn)變，是國(guó)內(nèi)封裝產(chǎn)業(yè)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和盈利能力的必由之路。

在技術(shù)層面，企業(yè)要認(rèn)識(shí)到封裝在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的定位變化，持續(xù)提升基礎(chǔ)研發(fā)能力。鄭力指出，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)很清晰，就是要靠集成電路的后道成品制造技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)集成電路向高性能、高密度發(fā)展?！胺庋b”這個(gè)詞已經(jīng)不能很好表達(dá)“先進(jìn)封裝”的含義，以及高密度封裝的技術(shù)需求和技術(shù)實(shí)際狀態(tài)，用“芯片成品制造”去描述更為貼切，更能反映當(dāng)下的集成電路最后一道制造流程的技術(shù)含量和技術(shù)內(nèi)涵。這就要求投入這個(gè)領(lǐng)域的從業(yè)者要有更強(qiáng)的決心和信心，“板凳要坐十年冷”，寧可花費(fèi)“十年”時(shí)間打磨一項(xiàng)技術(shù)，不能抱著賺快錢的心態(tài)。

在產(chǎn)業(yè)協(xié)同方面，要提升與上下游企業(yè)的聯(lián)動(dòng)能力。謝建友指出，目前立訊、歌爾等模組企業(yè)正在向封裝延伸，臺(tái)積電等晶圓制造廠商也在加大封裝投入。與此同時(shí)，封裝也在向上下環(huán)節(jié)擴(kuò)展，不僅做模組，也通過(guò)晶圓級(jí)封裝向前道延伸。這需要封測(cè)企業(yè)與上下游企業(yè)形成更好的協(xié)作。鄭力也表示，要重點(diǎn)扶持現(xiàn)有半導(dǎo)體成熟產(chǎn)業(yè)鏈向縱深發(fā)展。共同推動(dòng)前后道企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，在芯片前期規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)就把前道的晶圓制造和后道的成品制造聯(lián)系在一起，提高芯片整體性能和良率，提升我國(guó)集成電路領(lǐng)域在后摩爾時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)力。

在產(chǎn)業(yè)鏈完善程度方面，需要配套的裝備產(chǎn)業(yè)、材料產(chǎn)業(yè)等協(xié)同進(jìn)步。

“先進(jìn)封裝對(duì)材料，特別是高端基板材料和晶圓級(jí)封裝材料，以及化學(xué)機(jī)械拋光和倒裝封裝設(shè)備的需求和要求都在不斷增加，這需要材料、設(shè)備和工藝三方的緊密合作與努力。同時(shí)，要密切關(guān)注從系統(tǒng)、芯片、封裝到產(chǎn)品測(cè)試的共同設(shè)計(jì)和協(xié)同合作，以及對(duì)Chiplet的理解與實(shí)際應(yīng)用?！编嵙φf(shuō)。

在資源配置方面，要發(fā)揮本地資源優(yōu)勢(shì)，并形成區(qū)域間的分工協(xié)作。孫鵬指出，要發(fā)揮本地資源和政策優(yōu)勢(shì)承接區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)移產(chǎn)業(yè)。堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向，規(guī)范招商引資行為，促進(jìn)產(chǎn)銷市場(chǎng)要素的充分流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)資源最佳配置。通過(guò)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移吸納發(fā)達(dá)地區(qū)高新技術(shù)，形成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)的新機(jī)制，加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)步伐。另一方面，要以加強(qiáng)各城市間專業(yè)化分工協(xié)作為導(dǎo)向，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展。找到不同城市差異化定位，明確自身優(yōu)勢(shì)與資源，與區(qū)域其他城市共謀產(chǎn)業(yè)協(xié)同錯(cuò)位、互補(bǔ)互促。

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