異構集成技術 Heterogeneous Integrations

劉漢誠（John H. Lau）博士
劉漢誠博士是電子、光電、LED、CIS和MEMS元件和系統方面設計、分析、材料、工藝、製造、鑑定、
可靠性、測試和熱管理等領域的專家，擁有40多年的集成電路研發和製造經驗，
撰寫或合作撰寫了超過480 篇技術論文，發布或正在申請的專利多達30餘項，並在全球範圍內進行了290多次講座/研討會/主題演講。
他撰寫或合著了超過20部關於IC的3D 集成、TSV的3D 集成、MEMS 封裝、IC的2D和3D互連可靠性、
倒裝芯片WLP、面陣列封裝、高密度PCB、SMT、DCA、無鉛材料、焊接、製造和焊點可靠性等方面的教材。

目錄
序
譯者序
原書前言
原書致謝
第1章異構集成綜述1
1.1 引言1
1.2 多芯片組件（MCM）1
1.2.1 共燒陶瓷型多芯片組件（MCM-C）1
1.2.2 沉積型多芯片組件（MCM-D）2
1.2.3 疊層型多芯片組件（MCM-L）2
1.3 系統級封裝（SiP）2
1.3.1 SiP的目的2
1.3.2 SiP的實際應用2
1.3.3 SiP的潛在應用2
1.4 系統級芯片（SoC）3
1.4.1 蘋果應用處理器（A10）3
1.4.2 蘋果應用處理器（A11）3
1.4.3 蘋果應用處理器（A12）4
1.5 異構集成4
1.5.1 異構集成與SoC4
1.5.2 異構集成的優勢5
1.6 有機基板上的異構集成5
1.6.1 安靠科技公司的車用SiP5
1.6.2 日月光半導體公司在第三代蘋果手錶中使用的SiP封裝技術6
1.6.3 思科公司基於有機基板的專用集成電路（ASIC）與
高帶寬內存（HBM）7
1.6.4 基於有機基板的英特爾CPU和美光科技混合立體內存7
1.7 基於矽基板的異構集成（TSV轉接板）8
1.7.1 萊蒂公司的SoW8
1.7.2 IME公司的SoW9
1.7.3 ITRI的異構集成10
1.7.4 賽靈思/台積電公司的CoWoS11
1.7.5 雙面帶有芯片的TSV/RDL轉接板11
1.7.6 雙面芯片貼裝的轉接板12
1.7.7 TSV轉接板上的AMD公司GPU和海力士HBM13
1.7.8 TSV轉接板上的英偉達GPU和三星HBM213
1.7.9 IME基於可調諧並有矽調幅器的激光源MEMS15
1.7.10 美國加利福尼亞大學聖芭芭拉分校和AMD公司的TSV轉接板上芯片組15
1.8 基於矽基板（橋）的異構集成16
1.8.1 英特爾公司用於異構集成的EMIB16
1.8.2 IMEC用於異構集成的橋18
1.8.3 ITRI用於異構集成的橋18
1.9 用於異構集成的FOW/PLP19
1.9.1 用於異構集成的FOWLP19
1.9.2 用於異構集成的FOPLP 20
1.10 扇出型RDL基板上的異構集成22
1.10.1 星科金朋公司的扇出型晶圓級封裝22
1.10.2 日月光半導體公司的扇出型封裝（FOCoS）22
1.10.3 聯發科公司利用扇出型晶圓級封裝的RDL技術23
1.10.4 三星公司的無矽RDL轉接板24
1.10.5 台積電公司的InFO_oS技術24
1.11 封裝天線（AiP）和基帶芯片組的異構集成25
1.11.1 台積電公司利用FOWLP的AiP技術25
1.11.2 AiP和基帶芯片組的異構集成25
1.12 PoP的異構集成26
1.12.1 安靠科技/高通/新光公司的PoP26
1.12.2 蘋果/台積電公司的PoP26
1.12.3 三星公司用於智能手錶的PoP28
1.13 內存堆棧的異構集成29
1.13.1 利用引線鍵合的內存芯片異構集成29
1.13.2 利用低溫鍵合的內存芯片異構集成29
1.14 芯片堆疊的異構集成30
1.14.1 英特爾公司用於iPhone XR的調製解調器芯片組30
1.14.2 IME基於TSV的芯片堆疊30
1.14.3 IME無TSV的芯片堆疊31
1.15 CMOS圖像傳感器（CIS）的異構集成32
1.15.1 索尼公司CIS的異構集成32
1.15.2 意法半導體公司CIS的異構集成32
1.16 LED的異構集成33
1.16.1 中國香港科技大學的LED異構集成33
1.16.2 江陰長電先進封裝有限公司的LED異構封裝34
1.17 MEMS的異構集成35
1.17.1 IME的MEMS異構集成35
1.17.2 IMEC的MEMS異構集成35
1.17.3 德國弗勞恩霍夫IZM研究所的MEMS異構集成37
1.17.4 美國帝時華公司的MEMS異構集成37
1.17.5 亞德諾半導體技術有限公司的MEMS異構集成37
1.17.6 IME在ASIC上的MEMS異構集成38
1.17.7 安華高科技公司的MEMS異構集成39
1.18 VCSEL的異構集成40
1.18.1 IME的VCSEL異構集成40
1.18.2 中國香港科技大學的VCSEL異構集成41
1.19 總結和建議42
參考文獻42
第2章有機基板上的異構集成52
2.1 引言52
2.2 安靠科技公司的汽車SiP52
2.3 日月光半導體公司組裝的Apple Watch Ⅲ（SiP）53
2.4 IBM公司的SLC技術54
2.5 無芯基板54
2.6 佈線上凸點（BOL）56
2.7 嵌入式線路基板（ETS）57
2.8 新光公司的具有薄膜層的積層基板59
2.8.1 基板結構59
2.8.2 製作工藝59
2.8.3 質量評價測試62
2.8.4 i-THOP應用示例62
2.9 思科公司的有機轉接板63
2.9.1 轉接板層結構63
2.9.2 製作工藝63
2.10 總結和建議66
參考文獻66
第3章矽基板上的異構集成（TSV轉接板）70
3.1 引言70
3.2 萊蒂公司的SoW70
3.3 台積電公司的CoWoS和CoWoS-271
3.4 TSV的製備72
3.5 銅雙大馬士革工藝製備RDL73
3.6 異構集成中的雙面轉接板75
3.6.1 結構75
3.6.2 熱分析—邊界條件76
3.6.3 熱分析—TSV等效模型77
3.6.4 熱分析—焊凸點/下填料等效模型77
3.6.5 熱分析—結果77
3.6.6 熱機械分析—邊界條件79
3.6.7 熱機械分析—材料特性80
3.6.8 熱機械分析—結果81
3.6.9 TSV加工83
3.6.10 帶有正面RDL的轉接板加工86
3.6.11 帶有正面RDL銅填充轉接板的TSV露頭86
3.6.12 帶有背面RDL的轉接板加工88
3.6.13 轉接板的無源電學表徵89
3.6.14 最終組裝90
3.7 總結和建議93
參考文獻94
第4章矽基板（橋）上的異構集成96
4.1 引言96
4.2 無TSV轉接板技術：英特爾的EMIB技術96
4.3 EMIB的製造98
4.3.1 利用精細RDL製造矽橋98
4.3.2 利用超精細RDL製造矽橋99
4.4 英特爾EMIB有機基板的製作100
4.5 總體組裝101