2024年10月18日晚，信息科学技术学院第二十七期“知存讲座”暨信息科学前沿与产业创新课程在理科教学楼107教室顺利举办。通富微电股份有限公司副总裁、工程中心总经理谢鸿博士受邀进行了以“封装技术的简介挑战和发展趋势”为主题的报告。本次讲座由学院副院长王润声老师主持。
谢鸿博士主讲
本次讲座分为三个模块，分别是：封装技术简介、封装技术的挑战、SIP和Chiplet技术的挑战和机遇。
首先，在封装技术简介模块，谢鸿博士从芯片与封装的关系、半导体封装的目的、封装在电子产业中的作用、封装技术的发展历程、封装技术的分类、封装测试等方面逐一讲解。在芯片与封装的关系方面，谢博士指出芯片与封装是一体的：芯片是半导体产品的核心，提供主要功能，而封装是实现芯片功能不可或缺的部分，如同人体大脑与身体其他部分的关系，封装和驱动使得芯片能与外部系统连接，芯片的性能和封装技术的先进性直接决定半导体产品的整体性能和可靠性。随后介绍了半导体封装的目的，包括提供物理支撑和机械强度、提供电气连接和电源分配、提供散热通道和防潮、提供物理保护和外场屏蔽、应力缓冲、尺寸过渡，以及提供标准化外形以实现可测试性和易维修性，进而实现芯片的某些功能和性能。在封装在电子产业中的作用方面，谢博士强调了封装技术承上启下的关键地位：在芯片与外部系统之间建立连接，将芯片集成到系统或封装中，确保芯片能够在系统中稳定工作并实现其功能。在发展历程方面，谢博士梳理了封装技术经历的多个阶段，从70年代的 VIPA 封装形式，到90年代注重连接点的阶段，再到10年代利用整个封装面积安装预测平台的技术，以及现在很多最新的先进封装技术如三维堆叠封装、Flip Chip 和 Wafer - level Packaging 等，同时介绍了芯片的小型化（摩尔定律）对封装技术的推动作用，随着晶体管尺寸缩小，传统封装技术面临挑战，进而发展出系统级封装、三维封装和硅通孔等技术。谢博士也解释了封装测试的概念，即半导体产品的设计流程中的“晶圆测试 封装 测试”这三步，以框架封装的结构为例，说明了相关工艺及要求。
讲座现场
然后，在封装技术的挑战模块，尽管封装技术取得进展，但仍面临诸多挑战。一方面，半导体技术进步对封装尺寸和性能要求提高与成本控制存在矛盾，同时存在封装材料、工艺优化和热管理等问题，以及不同应用场景的特殊要求。例如汽车领域对封装技术的安全性和可靠性要求极高。另一方面，随着新兴技术发展，对高性能、高集成度、低功耗和高可靠性封装需求增长，封装技术需要不断创新以满足这些需求。在这一部分，谢博士同时也讲了封装领域一些应用广泛的具体的技术方案。
讲座现场
进入 SIP 和 Chiplet 技术的挑战和机遇模块，谢博士解释了系统级封装（SIP）技术，它是一种将多个芯片或芯片与被动元件集成到一个封装中的技术。SIP 技术通过减少外部连接的数量和复杂性，可以显著提高设备的性能和效率，降低生产成本，缩短产品上市时间。在移动通信、高性能计算、汽车电子等领域，SIP 正变得越来越受欢迎。然而，SIP 技术在发展过程中也面临一些挑战，比如在满足不同应用场景的需求时，需要不断优化设计和工艺。随后，谢博士解释了Chiplet 技术，它是一种模块化的设计和封装技术，它将大型芯片分割成多个较小的、独立的 “Chiplet” 模块，每个模块负责特定的功能。通过这种方式，设计人员可以更灵活地选择和组合不同的 Chiplet，以满足特定的设计需求。Chiplet 技术不仅能够提高设计的灵活性，还能通过采用不同工艺节点的 Chiplet 来优化性能和降低成本，是未来封装技术的重要发展方向之一。但 Chiplet 技术也面临着如芯片间的连接和通信等挑战，需要不断探索和解决。
在最后的问答环节，与会人员积极提问，涉及封装技术的基本概念、发展历程中的细节、在不同应用场景中的具体实现方式、面临的挑战及解决方法等多个方面，主讲人一一进行了详细解答。
同学与主讲人交流
此次讲座聚焦于半导体封装技术的现状、挑战及未来发展，谢博士在讲座中详细介绍了封装技术在半导体产品中的重要作用，并探讨了该领域内的最新发展趋势。谢鸿先生的报告让同学们对于半导体封装技术有了更加深刻的认识，本次知存讲座以热烈的掌声圆满结束。
信息科学技术学院“知存讲座”将持续开展，邀请信息学科领域的知名人士为本科生介绍信息科学技术学科和产业发展热点和前沿话题，引导青年学子增进专业认知，确立前沿视野，寻找未来感兴趣的发展方向。
文案：杨文昊
摄影：刘绍凡
排版：余彧泽
