晶片封裝的地基學:PCB/ SLP / ABF

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如果把晶片比作一座高樓,那承載它的封裝載板就是地基。地基的強度、精度與成本,決定了這座樓能蓋多高、能住多少人、能不能經得起地震。在半導體封裝世界裡,這個地基有三種主流形態:PCB、SLP、ABF 基板。它們從入門到頂級,構成了一條技術與成本的進化階梯,也影響著 AI 晶片、手機 SoC 甚至雲端資料中心的系統設計。


PCB:寬敞便宜的郊區地

PCB(Printed Circuit Board)印刷電路板 是最常見的載板,廣泛用於筆電、家電、汽車電子等。它的優勢是面積大、價格低、製程成熟,但線寬線距(通常 40/40 μm 以上)較粗,不適合高密度、高頻率的高速訊號。就像郊區的地皮:便宜、好蓋,但基礎設施(高速傳輸、精密佈線)有限。


SLP:像市中心邊緣的精裝地段

SLP(Substrate-Like PCB,類基板 PCB) 是介於 PCB 與高階封裝基板之間的技術。它保留了 PCB 較大的面積優勢,但線寬線距縮小到 ~15/15 μm,製程改用封裝基板常用的 SAP(半加成法) 或 mSAP(改良半加成法),銅線更細、佈線密度更高。

想像你要在一大片空地上蓋一條極窄的步道。傳統的 PCB 製作方式(減蝕法)就像是:先鋪滿整片水泥,然後用鐵鏟把不要的部分刮掉。方法簡單,但你不可能刮得很細,路邊邊緣也容易不整齊。

SAP(半加成法) 和 mSAP(改良半加成法) 則反過來做:先用曝光的方法在地面上畫出步道形狀,然後只在需要的地方鋪水泥。

  • 曝光這一步相當於半導體光刻,能形成極精細的圖案。
  • 因為從一開始就只加上需要的銅,沒有大面積腐蝕,線條邊緣整齊、沒有明顯側蝕(undercut),所以能做到更細的線寬線距。

mSAP 在 SAP 基礎上,改進了薄銅層起始鍍層技術與更高解析度的曝光工藝,進一步壓低線距,適合 SLP 與高階 ABF 基板。

SLP 是為智慧型手機 SoC、射頻模組等高密度行動裝置封裝設計的,因為它能在有限空間內放進更多訊號線,又比 ABF 基板便宜得多。

如今,在 CoWoP(Chip-on-Wafer-on-PCB) 架構中,SLP 開始進軍 AI 封裝:它直接取代 ABF 基板承載 GPU + HBM 模組,縮短訊號路徑、提升散熱,並繞開 ABF 產能瓶頸。

(延伸閱讀:半導體製程系列 7/ 8 | 光刻:奈米印表機


ABF:寸土寸金的黃金地皮

在超市裡,你可能曾買過一包味之素味精,用來提鮮炒菜。但很少人知道,這家以食品起家的公司,竟然成為 AI 晶片背後的關鍵角色。

1990 年代,Ajinomoto 在研究味精製程的副產品時,意外發現某些氨基酸衍生物能改質成一種耐熱、低膨脹的聚合物。這種材料原本沒人看得上,卻意外具備電絕緣又能承受高溫的特質。工程師們靈機一動,把它應用在半導體封裝中,結果效果驚人。

從此,Ajinomoto 推出 ABF(Ajinomoto Build-up Film),一種專門用於高階封裝載板的絕緣膜。這塊薄薄的膜,成了 NVIDIA GPU、Intel CPU、甚至 AI 專用加速器的地基。但它的尺寸受製程與光罩限制,比 PCB 小得多;供應鏈高度集中(Ajinomoto 幾乎壟斷原料),產能有限、成本昂貴,還存在翹曲風險。


HDI:讓地基更密集的工法

HDI(High Density Interconnect,高密度互連) 不是一種材料,而是一套讓電路板更精細、更密集的製造技術。一般的 PCB(印刷電路板)用的是通孔(Through-hole),一鑽到底,從頂層打到最底層,像在木板上鑽洞,簡單但很佔空間。HDI 的任務,就是讓這些洞更小、更精細,還能只連接到特定的層,不必一鑽到底。它主要靠以下工法

  1. 微盲孔(Microvia):像在高樓的牆壁裡開小窗戶,而不是挖一條電梯井從頂樓挖到底
  2. 埋孔(Buried via):像蓋大樓時先預留管線,然後再封牆,外面看不到
  3. 任意層互連(Any-layer Interconnect):任意兩層都可以透過微盲孔直接連接,不必靠繞路。像捷運可以直接開「跨層電梯」,不用先到一樓再轉乘

在封裝載板的世界裡

  • PCB 也能用部分 HDI 技術,但精細度不如前兩者
  • SLP 幾乎必須用 HDI 才能達到高密度、高頻訊號需求
  • ABF 基板本質上就是高階 HDI,只是材料與精度更高

從郊區到市中心

當我們把晶片想成高樓,PCB、SLP、ABF 與 HDI 就是那片地基的演化史。每一步都讓這片地基能承載更高、更密集的算力。但故事還沒結束。當 AI 時代推動晶片需求急速膨脹,傳統的基板製造開始面臨天花板:良率、尺寸與成本,逐漸卡住整個產業的脖子。這時,業界把目光轉向了 CoWoP(Chip-on-Wafer-on-Panel)。NVIDIA、Intel 等巨頭已經在測試,背後意味著什麼?



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邊喝邊想
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有些問題,邊喝點東西,邊想,會比較有答案。這裡是我閱讀、觀察、懷疑,然後慢慢轉化的地方。寫的東西有科技、咖啡、酒,偶爾是神話。如果你也喜歡慢慢想事情,跟著我的節奏,這裡或許適合你。
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