半導體製程技術近乎今日的物理極限，為強化高階晶片性能，晶片設計難度更高、製造流程更複雜，使設計成本持續攀升，故能簡化設計、提高良率並有效提升晶片性能的Chiplet異質整合技術被業界寄予厚望。世界大廠如台積電、英特爾、三星等，都正全力開發相關技術，其相關構裝材料性能亦為最終產品性能實現的重要關鍵之一。
【內文精選】
先進製程節點應用與小晶片技術概說
目前主要運用小晶片整合封裝技術的晶片製造大廠包含：台積電的CoWoS®/SoIC® (System-on-Integrated-Chips)、Intel的EMIB (Embedded Multi-die InterconnectedBridge)以及三星的I-Cube™和H-Cube™(如圖一)等技術；封裝大廠ASE亦推出VIPack™先進封裝平台，利用先進的重佈線層(RDL)製程、嵌入式整合與2.5D/3D晶片封裝技術，協助客戶在單個封裝中整合多個晶片來實現創新應用。
圖一、三星H-Cube™封裝結構圖
值得一提的是，由圖一我們也可以得知，Chiplet小晶片異質整合(Heterogeneous Integrated)架構技術愈發達，需要使用的載板數量也將增加，因此生產載板的廠商，推估亦將同步受惠。
2.5D、3D先進封裝市場
半導體晶片產品除了為延續摩爾定律不斷推進，進而需持續優化，整體晶片的效能(Performance)、功耗(Power)、體積(Area)、價格(Cost)，英文簡稱PPAC，被視為封裝產品技術發展趨勢四大關鍵指標，各大晶圓製造商和封裝廠亦使出渾身解數優化自家產品以達此標的。除了晶片製程節點持續微縮以外，高階晶片對於異質整合與小晶片封裝，如：2.5D、3D等先進封裝方案的導入比例也日益提高，同時，透過封裝材料和封裝技術不斷演進，皆有助於提升封裝產品中的晶片密度，並同時滿足出色的產品性能。然而，對於材料商而言，不僅要滿足晶片演進的微型化需求，亦需對於材料的可靠度、低介電性能需求持續努力。
關鍵材料發展趨勢
從技術發展角度來看，當製程節點持續邁向3 nm、2 nm演進，甚至跨過奈米門檻後，高階邏輯晶片技術能否持續提供未來運算系統所需的性能和效率，成為產業關心的重點。未來大數據分析、生成式AI、行動運算、自動駕駛車都需要大量且低延遲的運算，對於先進封裝所需相關應用材料特性要求推估亦將應運而生。
2. Build Up Film
關於增層材料低介電需求，主要應用於伺服器CPU和高階網通設備使用的IC載板，材料透過增加填料(Filler)的比重(>50%)以降低介電性。因增層材料使用的是環氧樹脂系統，而環氧樹脂系列產品很難達到Df < 0.002的性能，故業界正在同步開發特殊的樹脂產品。關於低CTE需求，目前CTE性能可滿足需求，惟廠商正在進行開發低介電和低CTE兼容的產品。
3. Interposer
關於2.5D和3D封裝產品的關鍵之一是矽通孔(Through Silicon Via; TSV)的技術實現，其旨在晶圓通孔中填充銅，提供貫穿矽晶圓裸晶的垂直互連，即是從晶圓的正面將通孔或孔洞蝕刻到一定深度，先將其絕緣並沉積導電材料(銅填充)，當晶片製造完成後，從晶圓的背面將其減薄以暴露通孔，從而完成矽通孔互連。係透過晶圓的薄化、蝕刻、鑽孔、導電材質填孔、晶圓連接等技術來完成Si Interposer產品，以達提供晶片與IC載板間或從晶片到另晶片的最短路徑之訊號連接。目前Si Interposer的L/S精度可高達1/1 μm。
廠商動態
因高階晶片需整合多家廠商技術，故在晶片設計之初即必須考慮2.5D、3D晶片封裝架構，這突顯出IC設計公司於整體產品先期規劃完善的重要性，必須考量 HBM Cube、核心處理器、Si Interposer等合作廠商情況，其相關廠商數多達5~7家。除了產品成本預估的複雜度提高，於晶片設計源頭公司對於整體產品規劃與整合能力亦相當重要。
2. Interposer Manufacturer – TSMC
CoWoS-R是CoWoS®先進封裝系列一員，使用RDL Interposer將小晶片之間訊號互連，整合了HBM和SoC等異質晶片。RDL Interposer由Polymer和銅線組成，可透過封裝設計擴大封裝產品尺寸，滿足更複雜的功能整合需求。
RDL Interposer由最多6-Layer銅層組成，4 μm Pitch，L/S精度可達2 μm來實現，並具有較低的RC值，以實現高資料傳輸速率。由於SoC與對應載板之間的CTE不匹配，而RDL Interposer和C4/UF層亦提供了良好的緩衝效果。
3. MUF Manufacturer – Panasonic
MUF技術是一種能夠一次性進行倒裝晶片窄間隙底部填充的工藝技術，如圖七。Panasonic的產品具有專業的高填料含量與樹脂設計技術，提供具備MUF封裝需求的晶片產品使用，如：覆晶晶片尺寸級封裝(FC-CSP)、覆晶晶片系統級封裝(FCSiP)模組等 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖七、Process Comparison Between Overmolding and MUF
★本文節錄自《工業材料雜誌》449期，更多資料請見下方附檔。