【半導體】先進製程及先進封裝
閱讀時間約 6 分鐘
先進製程 : 用奈米數表示IC的生產技術等級(Technology Node),
業界稱7奈米以下的為先進製程
先進封裝 : 將 CPU、GPU、DRAM等IC利用3D堆疊進行封裝成一顆晶片
■半導體元件分類
半導體封裝針對各式元件需求,有著不同的封裝型式; 因此 , 在探討封裝前
先釐清半導體元件主類如下圖
============================================
■IC先進製程 ( 7奈米以下的IC製程 )
============================================
●晶片尺寸定義
●IC先進製程定義
用奈米數表示IC的生產技術等級(Technology Node),
業界稱7奈米以下的為先進製程,其定義如下圖
●三大晶片結構 : FD_SOI , FinFET , GAAFET
1.FD-SOI (完全空乏型矽絕緣層金氧半電晶體 ) : 以 GF(格羅方德)為主
2.FinFET (鰭式場效電晶體) : 以 台積電(TSMC) , IBM , Intel 為主
3.GAAFET (閘極環繞場效應電晶體) : 以台積電(TSMC) ,三星為主
●GAA-MOSFET製程圖例
(a) VGAA-MOSFET 的典型製程示意圖。 VGAA-MOSFET 的典型結構，包含
(b) 單柱通道和 (c) 源極（或漏極）金屬電極和多柱溝道。
隔離層未顯示在（b）和（c）中。
==============================================
■IC先進封裝
==============================================
IC先進封裝指將類比數位CPU、GPU、DRAM等IC利用2.5D或3D堆疊
成CoWoS (2.5D), InFO (2.5D),SoIC (3D)等類型於一顆晶片上
(1)CoWoS - 2.5D封裝 ,或稱異質性封裝
●CoWoS 技術
就是有兩個基板(Substrate)概念。中間那層基板為矽中介層
(Interposer,可以選用有機材料)，用來做為晶片和底層Substrate的
共同基板，上面堆疊Side by Side的不同晶片(包含邏輯晶片、DRAM)，
底層使用的是矽基板。
當需要傳輸高速訊號時，就可採用CoWoS方案
●適用於高速傳輸設計, 例如賽靈思(Xilinx)FPGA就是採取這種設計。
(2) InFO -2.5D封裝技術
●InFO 整合型扇出(InFO)特點就是整合扇出封裝技術(Fan-out)製程，
也就是說晶片下方以外的地區，可以增加更多的Pin數量，同時在基板上面
可以堆疊更多不同的晶片，且中間無需有Interposer，也因此成本下降20~30%，同時散熱效能也會更高。此外，不同於CoWoS製程，InFO因為線路較為簡單，可以將多餘的空間提供給RF晶片
●適用於射頻(RF)類型 : 例如蘋果(Apple)的iPhone 7採用InFO製程。
即便該技術的散熱量和速度不及CoWoS，但本身便宜、散熱佳又支援
RF技術，仍舊非常吸引廠商採納。
(3)SoC - 3D 封裝
●運用TSV(Through Silicon Via)和晶圓(Chip-on-wafer)接合製程
來支援多晶片的堆疊，並提供無突起(Bumpless)接合結構，以實現更佳的
效能。
●SoC 適用於雲端和資料中心的應用。
■IC 封裝的應用領域
【永不妥協-實驗室的挑戰故事】# 科技小尖兵 片段（鰭式電晶體）
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｜盧志遠院士
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【TIPS】英文所寫名詞
SOS = Silicon on Sapphire, 藍寶石上覆矽
SOI = Silicon On Insulator絕緣體上覆矽
MOS-FET = Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 簡稱 MOS
金屬－氧化物(絕緣體)－半導體場效電晶體(金-氧-半導電晶體)
FD-SOI = Fully Depleted Silicon-on-Insulator全空乏絕緣上覆矽
FinFET = Fin Field-Effect Transistor鰭式場效電晶體
TSV = Through-silicon Vias 矽穿孔
CoWoS = Chip on Wafer on Substrate 基板上晶圓上封裝
InFO = Integrated Fan-Out 整合扇出型封裝
SoC = System on Chip 系統單晶片封裝
WoW = Wafer on Wafer 多晶圓堆疊封裝
PoP = Package on Pakage 疊層封裝
WLP = Wafer-Level Package 晶圓級封裝
SiP = System in Package 系統級封裝
AiP = Antenna in Package 整合天線模組
HBM = High Bandwidth Memory 高頻寬記憶體
MCM = Multi-Chip-Module 多晶片模組
MCP = Multi-Chip-Package 多晶片封裝
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瞭解IC和IP的區別、晶圓代工的角色，以及芯粒和小晶片對半導體製造的影響。此外，探討了人工智慧對電子設計的影響。
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