导读：芯片工业现已认识到，依循摩尔定律的工艺微缩速度现已趋缓，而工业界好像不愿意面临芯片规划行将发生的剧变──从工艺到封装技能的改变
消费类电子产品和移动通讯设备的一个重要趋势是朝着更紧凑、更便携的方向开展。今天的用户要求更多功用、更高功用、更高速度和更小尺度的处理计划；而软件体系和数以十亿计的联网设备正在敏捷构成一个巨大的物联网IoT）。 一切这些力气都在推进半导体公司开发新的先进集成电路（IC）封装技能，以便以日益小型化的封装供给更高的硅集成度。曩昔十年，新式封装技能不断涌现，如扇出式晶圆级封装（FOWLP）、堆叠式IC封装和杂乱体系级封装（system in package，SiP），以及封装基板、倒装芯片互连和硅通孔等，技能前进显着。 一切这些前进使得IC封装密度显着前进，并为电子产品的研制翻开了新的时机。让咱们来看看IC封装职业的最新技能和商场趋势，以及最先进的封装和处理计划关于开发尖端产品和坚持技能抢先有什么重要意义。
关于许多运用来说，摩尔定律已不再具有本钱效益，特别是关于异构函数的集成。“逾越摩尔”，如多芯片模块（MCM）和SiP现已成为将许多逻辑和存储器、模仿、MEMS等集成到（子）体系处理计划中的代替计划。可是，这些办法曩昔和现在都是针对特定客户的，且需求花费许多的开发时刻和本钱。 所谓“逾越摩尔”指的是功用密度的增加，行将多种技能集成到一个复合器材中。这或许包含芯片和/或封装的堆叠；运用多种半导体材料和各种电子布线技能，如球栅阵列（BGA）、硅通孔（TSV）、中间层和引线键合。一个逾越摩尔的器材可以经过异构集成将来自不同前道制作节点的逻辑、内存、传感器和天线集成到一个独自的封装中。 运用先进IC封装“逾越摩尔”的办法有许多，这儿介绍几个首要的技能。
许多人以为IoT是第三波技能浪潮，80年代末90年代初的个人电脑热潮是第一波，手机是第二波。在第三波中，工程师们在前两次浪潮的经历和根底上，使日常小事愈加严密相连。 商场调研组织Strategy Analytics预算，到2023年，以智能家居为代表的全球IoT商场规模将达1570亿美元，半导体增量时机显着，封装技能将在未来体系开发中起到火上加油的效果。 Amkor Technology高档产品营销和事务开发高档总监Vik Chaudhry以为，IoT的迸发推进了SiP封装的遍及，使之成为集成IoT处理计划的盛行办法，由于它为制作商供给了时机，可以十分快速地组合不同技能，并经过运用“现成”组件来下降本钱。IoT处理计划的尺度也可以经过集成封装而减小，然后进一步下降本钱。
他解说说：“IoT封装要求低本钱、杰出的功耗（低功耗的硅部分）并支撑多种RF规范（如BTLE、Wi-FiZigBee），而且封装具有杰出RF屏蔽。当运用传感器时，依据腔的处理计划很受欢迎，特别是当有感知传递要求时，例如麦克风。IoT封装还有必要出产安排妥当，由于上市时刻的约束，等候新的定制封装一般是不可行的。终究，不论处理计划是分立的仍是集成的，占用空间有必要很小。” 对IoT运用来说，SiP是将传感器、嵌入式处理器和RF衔接集成到一个小尺度的完美办法，即传感器交融，而且，这也给制作商供给了一个很快将不同技能结合起来的时机，而无需花费许多资金购买新的掩模组。除了快速上市外，SiP办法还答应制作商运用现成组件来构建处理计划，由于一切构建块都现已以产品办法存在，所以对工程师来说，从头排列组合就可以轻松取得天线方位、功耗等方面的最佳功用；还可以运用封装集成将IoT处理计划的尺度削减40%。 SiP技能的优势在于：
可以在一个封装中集成多种技能和组件，例如组合MEMS和CMOS。这种组合关于传统IC是不或许的。尽管MEMS和CMOS器材有许多相似之处，但也有一些要害差异。首要是需求一种办法将感知传递给MEMS器材，由于它们有必要与环境相互效果；其次，MEMS器材的扩展办法与CMOS不同工艺的扩展办法不同。
SiP技能供给的集成对可穿戴设备、智能灯或智能家居等运用特别有价值，由于这些产品的空间和尺度十分重要。从实践运用看，SiP规划计划交融了晶圆级封装（WLP）、2.5D或3D结构、倒装芯片（flip-chip）、引线键合、封装体叠层（package-on-package）等工艺；还可以嵌入无源器材、共形屏蔽、滤波器和天线。
MEMS传感器需求与环境交互以进行声响、光或气体检测。运用MEMS封装一般要从QFN封装迁移到依据层压板的封装。层压板规划可以选用腔基封装或混合腔封装，其间封装的一半是模压的，另一半是为MEMS器材供给一个空腔。这种模压器材更能承受恶劣的环境。
现在，MEMS、传感器及IoT器材的封装规划还很零星。规划人员期望多个项目重用相同的封装，即便这些封装并不总是与特定运用兼容。MEMS、传感器封装的规范化将有助于下降本钱和加快MEMS的选用，增强制作商将新产品推向商场的决心。
摩尔定律在工艺技能上好像已走到了止境，所以先进封装技能正在接棒，如扇出晶圆级封装（FOWLP）就可以前进组件密度和功用，有助于处理芯片I/O约束。不过，成功的要害是从芯片规划开端。 现在，FOWLP现已在移动设备的批量出产中运用。其封装进程包含将单个芯片设备在称为重散布层（RDL）的中间层基板上，该层供给芯片之间的互连以及与I/O焊盘的衔接，一切这些芯片都封装在一个模压成型中。 所谓扇出封装，是将衔接件扇出到芯片外表，以便完结更多外部I/O，运用环氧模压化合物彻底嵌入片芯（die），因而不需求晶圆植球、熔剂、倒装芯片拼装、清洗、底填料注入和固化等工艺流程。这反过来又消除了中间层，并使异构集成的完结愈加简略。 扇出技能可以供给比其他封装类型更多I/O的小尺度封装。早在2016年，苹果就凭仗台积电（TSMC）的集成扇出（integrated fan-out，InFO）晶圆级封装技能，将其16nm A10运用处理器与移动DRAM集成到iPhone 7内部的一个封装中，为运用处理器供给更好的热办理。TSMC的InFO使苹果完结了十分薄的封装体叠层（PoP，Package-on-Package）。
InFO渠道的再散布层技能将硅片直接衔接到PCB层，而无需另一层基板。台积电规划的互连通孔（TIV）可以供给支柱，运用混合笔直和水平互连技能衔接不同的硅片或组件。InFO体现了其短笔直和长水平衔接之间的衔接，加快了信息的传达。 作为对WLP的改善，FOWLP技能可以供给更多与硅片芯的外部接点。它将芯片嵌入环氧模压猜中，然后在晶圆外表制作高密度RDL和锡球，构成一个重组晶圆。 一般，它首要将前道处理过的晶圆切成独自的片芯，然后将片芯在载体结构上离隔，其空地被填满构成一个重组晶圆。FOWLP在封装和运用板之间供给了许多的衔接。此外，基板基本上比片芯大，因而片芯距离更为宽松。
FOWLP有几种变体，每种都运用稍有不同的制作进程。FOWLP组件可以运用模压优先（mold-first）流程创立，片芯面朝下或面朝上设备，或许运用RDL优先（RDL-first）组件。
片芯运用暂时粘合层或热开释层衔接到载体上，然后将其模制到封装中。假如片芯面朝下设备，接下来的进程是开释暂时层，衔接RDL，构成完结封装的焊球。假如片芯面朝上设备，则需求一些附加进程。 首要，单个片芯I/O衔接有必要经过在其上增加铜柱来扩展，然后再进行二次成型。成型后，嵌条的反面有必要接地，在衔接RDL和构成焊球之前显露支柱。
RDL运用暂时开释层衔接载体，而片芯衔接到RDL。然后是拼装成型、载体开释、焊锡球成型。这两种办法的终究一步都是将组件分隔，使这些组件全体构成独自的器材。
这些办法具有不同的本钱和功用权衡。在本钱方面，模压优先面朝下办法避免了制作铜柱和研磨，因而制作本钱较低；最合适低I/O数的运用；可是，存在着片芯移位、晶圆翘曲等问题，约束了在杂乱多芯片封装中的运用。 面朝上的办法削减了这些问题，并在热办理方面有优势，由于芯片反面彻底露出，有利于散热。 在功用方面，与其他两种办法比较，面朝下的办法的衔接途径更短。这两种办法都有铜柱，可以将衔接延伸到RDL，一起在芯片下有一层材料，增加了衔接之间的寄生电容，然后影响了其高频功用。
在2.5D封装中，片芯选用堆叠或并排放置在依据硅通孔（TSV）的中间层顶部。底部的中间层供给芯片之间的衔接。2.5D封装技能是传统2D IC封装技能的一个前进，它使迹线D封装一般用于高端ASICFPGAGPU和内存。2008年，Xilinx将其大型FPGA分成了四个更小、良率更高的芯片，并将这些芯片衔接到一个硅中间层上，然后诞生了2.5D封装，终究成为盛行的高带宽内存（HBM）处理器集成。
在3D IC封装中，逻辑片芯堆叠在一起，经过铜TSV在硅芯片之间完结笔直互连，并运用有源中间层衔接片芯。与经过导电凸点或TSV将元件堆叠在中间层上的2.5D不同，3D IC封装选用多层硅晶圆并经过TSV将元件堆叠在一起。 TSV是2.5D和3D封装处理计划中的一项要害技能，它供给了一种穿过片芯硅晶圆的笔直互连。这种封装是以晶圆办法制作的，里边填充了铜。TSV是一种穿过芯片整个厚度或基板延伸的长通孔电气衔接，它创立了从芯片一侧到另一侧的最短途径。可是，TSV除了本身显着的电气特性外，还对其邻近的器材和互连的电气行为发生直接影响。 为了准确地模仿一个2.5D/3D异构体系，规划者需求从这些2.5D/3D元素的物理结构中提取准确电参数的东西，然后将这些参数输入行为仿真器。运用完好组件设备的3D数字孪生模型，规划者可以准确地提取出2.5D和3D模型中的寄生性，以剖析功用和恰当的协议遵照性。 值得注意的是，2.5D和3D堆叠都会发生各种偶尔的物理应力，例如在设备进程中基板翘曲和磕碰引起的应力。规划人员有必要可以剖析这种芯片封装交互效果引起的应力及其对器材功用的影响。一旦封装挨近完结，需求导出准确的3D封装热模型，以便在详细的PCB和全体系热剖析中运用，进而对体系外壳进行终究调整，并优化天然和/或强制冷却。
创造的，台积电、英特尔都在研讨。它可以完结CMOS器材与非CMOS器材的异构集成，或许有助于让摩尔定律继续下去。这个主意是将一个大的SoC分解成更小的芯粒，曾经进良率和下降本钱，一起前进客户的可重用性。芯粒形式答应规划人员像搭积木相同制作芯片，运用各种IP而不考虑它们是在哪个节点或用什么技能制作的；它们可以构建在各种材料上，包含硅、玻璃和层压板。
美国乔治亚理工学院（Georgia Tech）教授、超大规模集成电路（VLSI）数字暨混合信号规划专家Arijit Raychowdhury表明，先进IC规划的新边境在于封装。
他说：“封装是一个规划工程师有必要了解的。”先进IC规划的要点现已从工艺技能转向封装技能，但问题在于“业界关于这种搬运将怎么发展的了解不行。”他以为台积电是一家在这方面体现得比较好的公司。 他指出：“芯片工业现已认识到，依循摩尔定律的工艺微缩速度现已趋缓，而工业界好像不愿意面临芯片规划行将发生的剧变──从工艺到封装技能的改变。” 现在，晶体管微缩现已挨近极限，但从技能上来看，或许微缩演进的速度不如咱们想的那么快。以内存制作技能或后道工艺晶体管技能为例，他以为还会有许多新的东西呈现，工业界应该在这个特定范畴快速举动起来，去讨论这方面的“黑魔法”。 面临封装的技能演进和应战，你预备好了吗？
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nectivity FX29压力称重传感器具有6V额外电源电压、3mA作业电流以及50M绝缘电阻。FX29压力称重传感器规划紧凑，具有较高的超量程才能，选用不锈钢外壳。与曾经的称重传感器规划比较，这些称重传感器具有更准确的尺度操控和更佳的功用。FX29压力称重传感器十分合适用于医用输液泵、电动东西、机器人和制作设备。 特性 紧凑型规划 mV或扩大的模仿输出 可选的I2C数字接口 较高的超量程才能 低功耗 巩固的Microfused传感元件 不锈钢外壳 多个称重量程 规范 电源电压：5.25V至6V 额外电流：3mA 输入电阻：2.4k至3.6k 带宽：1.0kHz 睡觉形式电流：5A 贮存温度规模：-40C至+85C 运用 医用输液泵 模仿和数字秤 健身和运动器材 有用负载称...
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4是一款精细5.0 V固定输出，低压差集成稳压器，输出电流才能为150 mA。细心办理轻负载电流耗费，结合低走漏进程，可完结典型的22μA静态接地电流。输出电压准确到±2.0％，在满额外负载电流下最大压差为600 mV 。 内部维护，避免输入电源回转，输出过流毛病和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功用。 NCV8664的引脚和功用与NCV4264和NCV4264-2兼容，当需求十分低的静态电流时，它可以代替这些部件。 特性 优势 负载100μA时最大30μA静态电流 会晤新车制作商最大模块静态电流要求（最大100μA）。 维护： -42 V反向电压维护短路维护热过载维护 在任何轿车运用中都不需求外部组件来启用维护。 极低压降电压 可以在低输入电压下发动时运转。 5.0 V和3.3V固定输出电压，2％输出电压精度 AEC-Q100合格 轿车 运用 车身和底盘 动力总成 发动机操控模块 信息文娱，无线电 电路图、引脚图和封装图...
NCV8675 LDO稳压器 350 mA 低压差 低Iq 高PSRR
5是一款精细5.0 V和3.3 V固定输出，低压差集成稳压器，输出电流才能为350 mA。细心办理轻负载电流耗费，结合低走漏进程，可完结34μA的典型静态接地电流。 内部维护免受输入瞬态，输入电源回转，输出过流毛病和芯片温度过高的影响。无需外部元件即可完结这些功用。 NCV8675引脚与NCV4275引脚兼容，当需求十分低的静态电流时，它可以代替该器材。关于D 2 PAK-5封装，输出电压准确到±2.0％，关于DPAK-5封装，输出电压准确到±2.5％，在满额外负载电流下，最大压差为600 mV。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压，输出电压精度为2％或2.5％ 可以供给最新的微处理器 负载为100uA时最大34uA静态电流 满意100uA最大模块轿车制作商焚烧封闭静态电流要求 维护： -42 V反向电压维护短路 在任何轿车运用中都不需求外部组件来完结维护。 AEC-Q100 Qualifie d 契合主动资历认证要求 极低压降电压 运用 终端产品 发动机操控模块 车身和底盘 动力总成 轿车 电路图、引脚图和封装图...
4-2功用和引脚与NCV4264引脚兼容，具有更低的静态电流耗费。其输出级供给100 mA，输出电压精度为+/- 2.0％。在100 mA负载电流下，最大压差为500 mV。它具有内部维护，可避免45 V输入瞬变，输入电源回转，输出过流毛病和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功用。 特性 优势 最大60μA静态电流，负载为100μA 处于待机形式时可以节约电池寿数。 维护： - 42 V反向电压维护短路维护热过载维护 无需外部元件在任何轿车运用中都需求维护。 极低压差 可以在低输入电压下发动时运转。 5.0 V和3.3 V固定输出电压，输出电压精度为2％ AEC-Q100合格 运用 终端产品 车身和底盘 动力总成 发动机操控模块 轿车 电路图、引脚图和封装图...
4是一款宽输入规模，精细固定输出，低压差集成稳压器，满载电流额外值为100 mA。输出电压准确到±2.0％，在100 mA负载电流下最大压差为500 mV。 内部维护免受45 V输入瞬变，输入电源回转，输出过流毛病和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功用。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压和2.0％输出电压精度 严厉的监管约束 十分低的停学 可以在低输入电压下发动时运转。 维护： -42 V反向电压维护短路维护热过载维护 在任何轿车运用中都不需求外部组件来启用维护。 AEC-Q100合格 契合轿车资历规范 运用 终端产品 车身与底盘 动力总成 发动机操控模块 轿车 电路图、引脚图和封装图...
4-2C是一款低静态电流耗费LDO稳压器。其输出级供给100 mA，输出电压精度为+/- 2.0％。在100 mA负载电流下，最大压差为500 mV。它具有内部维护，可避免45 V输入瞬变，输入电源回转，输出过流毛病和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功用。 特性 优势 最大60μA静态电流，负载为100μ 在待机形式下节约电池寿数。 极低压降500 mV（ max）100 mA负载电流 可以在低输入电压下发动时运转。 毛病维护： -42 V反向电压维护短路/过流维护热过载维护 在任何轿车运用中都不需求外部组件来启用维护。 5.0 V和3.3 V固定输出电压，输出电压精度为2％，在整个温度规模内 AEC-Q100合格 运用 终端产品 发动机操控模块 车身和底盘 动力总成 轿车 电路图、引脚图和封装图...
2是350 mA LDO稳压器，集成了复位功用，专用于微处理器运用。其巩固性使NCV8772可用于恶劣的轿车环境。超低静态电流（典型值低至24μA）使其适用于永久衔接到需求具有或不具有负载的超低静态电流的电池的运用。当焚烧开关封闭时，模块坚持活动形式时，此功用特别重要。 Enable功用可用于进一步下降关断形式下的静态电流至1μA。 NCV8772包含电流约束，热关断和反向输出电流维护等维护功用。 特性 优势 固定输出电压为5 V 十分合适为微处理器供电。 2％输出电压上升至Vin = 40 V 经过负载突降坚持稳压电压。 输出电流高达350 mA 咱们广泛的轿车调理器产品组合答应您挑选合适您运用的轿车调理器。 RESET输出 制止微处理器在低电压下履行未恳求的使命。 轿车的NCV前缀 契合轿车现场和改变操控& AEC-Q100资历要求。 低压差 在低输入电压下坚持输出电压调理（特别是在轿车起动进程中）。 超低静态电流24μA典型 契合最新的轿车模块要求小于100μA。 热关机 维护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 维护设备不会因电流过...
0是350 mA LDO稳压器，集成了复位功用，专用于微处理器运用。其巩固性使NCV8770可用于恶劣的轿车环境。超低静态电流（典型值低至21μA）使其适用于永久衔接到需求具有或不具有负载的超低静态电流的电池的运用。当焚烧开关封闭时，模块坚持活动形式时，此功用特别重要。 NCV8770包含电流约束，热关断和反向输出电流维护等维护功用。 特性 优势 固定输出电压为5 V 十分合适为微处理器供电。 2％输出电压上升至Vin = 40 V 经过负载突降坚持稳压电压。 输出电流高达350 mA 咱们广泛的轿车调理器产品组合答应您挑选合适您运用的轿车调理器。 RESET输出 制止微处理器在低电压下履行未恳求的使命。 轿车的NCV前缀 契合轿车现场和改变操控& AEC-Q100资历要求。 低压差 在低输入电压下坚持输出电压调理（特别是在轿车起动进程中）。 典型值为21μA的超低静态电流 契合最新的轿车模块要求小于100μA。 热关机 维护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 维护设备不会因电流过大而在芯片上发生金属开路。 十分广泛的Cout和E...
MC33160 线系列是一种线性稳压器和监控电路，包含许多依据微处理器的体系所需的监控功用。它专为设备和工业运用而规划，为规划人员供给了经济高效的处理计划，只需很少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器，具有短路电流约束，固定输出2.6 V带隙基准，低电压复位比较器，带可编程迟滞的电源正告比较器，以及非专用比较器，十分合适微处理器线路同步。 其他功用包含用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温维护的内部热关断。 这些线引脚双列直插式热片封装，可前进导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超越100 mA 内部短路电流约束 固定2.6 V参阅 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源正告比较器 未提交的比较器 低待机当时 内部热关断维护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
80是一款用于移动电源运用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压，一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装（WLCSP） 可编程输出电压 软发动（SS）浪涌电流约束 可编程发动/降压排序 中止陈述的毛病维护 低电流待机和关机形式 降压转换器：1.2A，VIN规模： 2.5V至5.5V，VOUT规模：0.6V至3.3V 升压转换器：1.0A，VIN规模：2.5V至5.5V，VOUT规模：3.0V至5.7V 四个LDO：300mA，VIN规模：1.9V至5.5V，VOUT规模：0.8V至3.3V 运用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电路图、引脚图和封装图...
1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调理器，具有高效率，1.5 A集成开关。该器材可在2.7 V至30 V的宽输入电压规模内作业。该规划的灵活性使芯片可在大多数电源装备中运转，包含升压，反激，正激，反相和SEPIC。该IC选用电流形式架构，可完结超卓的负载和线路调理，以及约束电流的有用办法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合，可完结极端紧凑的电源处理计划。电路规划包含用于正电压调理的频率同步，关断和反应操控等功用。这些器材与LT1372 / 1373引脚兼容，是CS5171和CS5173的轿车版别。 特性 内置过流维护 宽输入规模：2.7V至30V 高频答应小组件 最小外部组件 频率折返削减过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关：1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于轿车和其他运用需求站点和操控更改的ons CS5171和CS5173的轿车版别 电路图、引脚图和封装图...
是一款线 mA输出电流。 NCP161器材旨在满意RF和模仿电路的要求，可供给低噪声，高PSRR，低静态电流和十分好的负载/线路瞬态。该器材规划用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P，0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装（CSP），XDFN-4 0.65P，1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 相似产品：
是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图画传感器，有源像素阵列为2592（H）x 1944（V）。它经过翻滚快门读数捕获线性或高动态规模形式的图画，并包含杂乱的相机功用，如分档，窗口以及视频和单帧形式。它专为低亮度和高动态规模功用而规划，具有线读出功用，可在ISP芯片中支撑片外HDR。 AR0521可以发生十分明晰，锋利的数字图画，而且可以捕获接连视频和单帧，使其成为安全运用的最佳挑选。 特性 5 Mp为60 fps，具有超卓的视频功用 小型光学格局（1 / 2.5英寸） 1440p 16：9形式视频 杰出的低光功用 2.2 m反面照明像素技能 支撑线读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支撑外部机械快门 片上锁相环（PLL）振荡器 集成色彩和镜头暗影校对 准确帧率操控的隶属形式 数据接口：♦HiSPi（SLVS） - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 主动黑电平校准 高速可装备上下文切换 温度传感器 快速形式兼容2线接口 运用 终端产品 视频监控 高动态规模成像 安全摄像头 举动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
