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    半導(dǎo)體先進(jìn)制程爭(zhēng)霸戰(zhàn),驅(qū)動(dòng)先進(jìn)封裝成長(zhǎng)

    發(fā)布時(shí)間:2022-11-01 08:15:35 瀏覽:31次 責(zé)任編輯:騰盛精密

     

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    前言

    半導(dǎo)體制造的工藝節(jié)點(diǎn),涉及到多方面的問題,如制造工藝和設(shè)備,晶體管的架構(gòu)、材料等。隨著先進(jìn)節(jié)點(diǎn)走向10nm、7nm、5nm,半導(dǎo)體行業(yè)逐漸步入后摩爾時(shí)代。目前封測(cè)行業(yè)正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)封裝(SOT、QFN、BGA等)向先進(jìn)封裝(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP、3D堆疊等)的轉(zhuǎn)型,先進(jìn)封裝已成為提升電子系統(tǒng)級(jí)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。



    先進(jìn)制程三雄爭(zhēng)霸


    先進(jìn)制程和傳統(tǒng)成熟制程實(shí)際并沒有明確的界定標(biāo)準(zhǔn),這是隨著制程工藝發(fā)展不斷變化的過程。但從制程工藝的發(fā)展情況來看,一般是以28nm為分水嶺,來區(qū)分先進(jìn)制程和傳統(tǒng)制程。

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    ▲圖源:IT之家


    半導(dǎo)體工藝發(fā)展則出現(xiàn)了兩個(gè)方向,一個(gè)是繼續(xù)追求先進(jìn)制程小型化,比如臺(tái)積電、三星、英特爾、中芯國(guó)際,另一個(gè)是聚焦特色工藝滿足多樣化需求,比如華虹半導(dǎo)體、聯(lián)電、格羅方德、世界先進(jìn)等。


    當(dāng)下的半導(dǎo)體先進(jìn)制程領(lǐng)域中,三星、英特爾、臺(tái)積電三足鼎立,各有千秋。


    三星和臺(tái)積電分別從14nm和16nm制程節(jié)點(diǎn)時(shí)期引入FinFET(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)技術(shù),一直沿用到目前最先進(jìn)的5nm制程。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的3納米制程工藝方面,三星和臺(tái)積電的技術(shù)路線并不相同,三星首先采用全環(huán)繞柵極晶體管(GAA),臺(tái)積電則是繼續(xù)采用鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)架構(gòu)。


    英特爾的應(yīng)變硅技術(shù)、HKMG技術(shù)以及3D FinFET技術(shù),對(duì)于全球半導(dǎo)體行業(yè)來說都具有著里程碑似的意義。但是從14nm FinFET工藝開始就開始逐漸減速,尤其是在10nm制程工藝期間,耽誤了太長(zhǎng)時(shí)間。


    而國(guó)產(chǎn)企業(yè)中芯國(guó)際在2019年突破了14nm的技術(shù),仍將在未來先進(jìn)制程中角逐。


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    先進(jìn)制程的掣肘


    在先進(jìn)制程的布局方面,還需要其他技術(shù)支持和設(shè)備支持。因?yàn)殡S著頻率的提升,處理器所產(chǎn)生的熱量也會(huì)提高,先進(jìn)的蝕刻技術(shù)可以減小晶體管間電阻,讓CPU所需的電壓降低,從而使功率大幅度減小。而蝕刻工藝——極紫外光刻(EUV),用更小更鋒利的“刻刀”來切割出更小的電晶體結(jié)構(gòu)。


    關(guān)鍵設(shè)備在先進(jìn)制程上仍未實(shí)現(xiàn)突破。目前世界集成電路設(shè)備研發(fā)水平處于12 英寸7nm,生產(chǎn)水平則已經(jīng)達(dá)到12 英寸14nm;而中國(guó)設(shè)備研發(fā)水平還處于12 英寸14nm,生產(chǎn)水平為12 英寸65-28nm,總的來看國(guó)產(chǎn)設(shè)備在先進(jìn)制程上與國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平有2-6 年時(shí)間差;具體來看65/55/40/28nm光刻機(jī)、40/28nm 的化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)國(guó)產(chǎn)化率依然為0,28nm化學(xué)氣相沉積設(shè)備、快速退火設(shè)備、國(guó)產(chǎn)化率很低。


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    以光刻機(jī)為例,ASML是全球唯一有能力制造EUV光刻機(jī)的廠商,而面向3nm及更先進(jìn)的工藝,晶圓廠將需要一種稱為高數(shù)值孔徑(high-NA)EUV的新技術(shù),據(jù)ASML年報(bào)披露,正在研發(fā)的下一代采用high-NA技術(shù)光刻機(jī)要等到2024年才能量產(chǎn)。我國(guó)最先進(jìn)的光刻機(jī)是上海微電子裝備的光刻機(jī),最高可制造90納米工藝的芯片。我國(guó)尚未有具備28納米制程能力的光刻機(jī),主要在于精密光學(xué)器件的落后,目前,長(zhǎng)春光機(jī)所,茂萊光學(xué)都在光源領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研發(fā)及探索。一旦光刻機(jī)被美國(guó)封禁,國(guó)內(nèi)的芯片制造公司將失去14納米、28納米等工藝制備能力。


    公司先進(jìn)制程設(shè)備情況
    中微公司7nm刻蝕機(jī)進(jìn)入臺(tái)積電供應(yīng)鏈,5nm已獲臺(tái)積電驗(yàn)證
    北方華創(chuàng)公司的半導(dǎo)體設(shè)備在集成電路領(lǐng)域形成28nm設(shè)備供貨能力,14nm工藝設(shè)備處于客戶工藝驗(yàn)證階段
    上海微電子90nm的光刻機(jī)已量產(chǎn),55nm光刻機(jī)在研發(fā)中
    盛美半導(dǎo)體公司的清晰產(chǎn)品不僅適用于40nm、28nm工藝,而且隨著先進(jìn)制程工藝的發(fā)展,在14nm、12nm工藝展現(xiàn)更大的優(yōu)越性
    安集科技14nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)拋光液已進(jìn)入客戶認(rèn)證階段,10-7nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品還在研發(fā)中
    上海新陽20-14nm銅互連電鍍工藝技術(shù)及產(chǎn)品在研發(fā)中
    芯源微公司光刻涂膠顯影設(shè)備覆蓋了前道晶圓加工環(huán)保界的I-line、KrF、ArF等制程工藝,可對(duì)50-300mm的晶圓進(jìn)行處理,尚未掌握28nm以下節(jié)點(diǎn)的ArFi浸沒式涂膠顯影設(shè)備
    華峰測(cè)控測(cè)試產(chǎn)品與工藝制程關(guān)系不大

     半導(dǎo)體設(shè)備公司掌握先進(jìn)制程情況  來源:道科創(chuàng)


    先進(jìn)封裝的發(fā)展


    隨著先進(jìn)節(jié)點(diǎn)走向10nm、7nm、5nm,研發(fā)生產(chǎn)成本持續(xù)走高,良率下降,摩爾定律趨緩,半導(dǎo)體行業(yè)逐漸步入后摩爾時(shí)代。目前封測(cè)行業(yè)正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)封裝(SOT、QFN、BGA等)向先進(jìn)封裝(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SiP、3D堆疊等)的轉(zhuǎn)型。


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    ▲圖源:拓璞產(chǎn)業(yè)研究院


    先進(jìn)封裝與傳統(tǒng)封裝以是否焊線來區(qū)分,先進(jìn)封裝主要有倒裝芯片(FC)結(jié)構(gòu)的封裝、晶圓級(jí)封裝(WLP)、2.5D封裝、3D封裝等。分為兩個(gè)方向——

    小型化:3D封裝突破傳統(tǒng)的平面封裝的概念,通過單個(gè)封裝體內(nèi)多次堆疊,實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)容量的倍增,進(jìn)而提高芯片面積與封裝面積的比值。

    高集成:系統(tǒng)級(jí)封裝SiP能將數(shù)字和非數(shù)字功能、硅和非硅材料、CMOS和非CMOS電路以及光電、MEMS、生物芯片等器件集成在一個(gè)封裝內(nèi),在不單純依賴半導(dǎo)體工藝縮小的情況下,提高集成度,以實(shí)現(xiàn)終端電子產(chǎn)品的輕薄短小、低功耗等功能,同時(shí)降低廠商成本。


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    先進(jìn)封裝技術(shù)不僅可以增加功能、提升產(chǎn)品價(jià)值,還有效降低成本,成為延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵。作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈不可缺少的一部分,半導(dǎo)體封測(cè)得益于對(duì)更高集成度的需求,隨著5G應(yīng)用、AI、IoT等新興領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng),市場(chǎng)規(guī)模快速擴(kuò)大。


    我國(guó)封測(cè)行業(yè)整體仍然有望保持高增長(zhǎng),仍然是一個(gè)處于不斷增長(zhǎng)中的增量市場(chǎng)。而且5G、消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和高性能計(jì)算等更高集成度的廣泛需求下,先進(jìn)封裝是增量主要來源,先進(jìn)封裝市場(chǎng)增速預(yù)計(jì)將高于傳統(tǒng)封裝。


    為進(jìn)一步提升集成電路系統(tǒng)性能、降低成本依賴、提升功能密度,SiP(系統(tǒng)級(jí)封裝)以及 Chiplet 等設(shè)計(jì)的進(jìn)步和發(fā)展,大大拓展了摩爾定律的演進(jìn)方式。而Tensun騰盛近年來在SiP先進(jìn)封裝領(lǐng)域深耕產(chǎn)品設(shè)備的開發(fā)和制程應(yīng)用,堅(jiān)持做好精密點(diǎn)膠和精密切割(劃片機(jī))兩大產(chǎn)品線,與行業(yè)大咖們共同商討先進(jìn)封測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和應(yīng)用案例,騰盛人也將繼承十六年來的永不止步的創(chuàng)新精神,在先進(jìn)封裝領(lǐng)域持續(xù)探索。

     

     

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    聲明:本文部分內(nèi)容參考出處有:

    1.「封測(cè)行業(yè)報(bào)告:國(guó)內(nèi)封測(cè)市場(chǎng)增速高于全球,先進(jìn)封裝為未來確定趨勢(shì)」,來源:賢集網(wǎng)

    2.「半導(dǎo)體主流先進(jìn)制程工藝梳理總結(jié)」,來源:今日頭條、電子發(fā)燒友網(wǎng),作者:老扎古

    3.半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)報(bào)告:封測(cè)行業(yè)景氣高企,先進(jìn)封裝驅(qū)動(dòng)未來成長(zhǎng),來源:今日頭條,作者:未來智庫

    4.半導(dǎo)體先進(jìn)制程“三雄”爭(zhēng)鋒,來源:財(cái)經(jīng)頭條,作者:中國(guó)電子報(bào)社

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    Tensun騰盛精密創(chuàng)立于2006年7月,一直專注于
    精密點(diǎn)膠與精密切割(劃片)兩大產(chǎn)品線,
    深耕于3C手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈、新型顯示及半導(dǎo)體封測(cè)三大行業(yè)。
    Tensun騰盛自成立之初便十分注重核心技術(shù)的研發(fā)投入,
    目前已經(jīng)掌握了精密點(diǎn)膠及精密切割(劃片)的核心技術(shù),
    成為具備核心模塊設(shè)計(jì)、整機(jī)及自動(dòng)化系統(tǒng)集成能力的
    高科技型精密裝備企業(yè)。
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