随着半导体行业的快速发展，先进封装技术成为了提升芯片性能和功能密度的关键。近年来，作为2.5D和3D封装技术之间的一种结合方案，3.5D封装技术逐渐走向前台。
什么是3.5D封装技术
3.5D封装技术最简单的理解就是3D+2.5D，通过将逻辑芯片堆叠并将它们分别粘合到其他组件共享的基板上，创造了一种新的架构。能够缩短信号传输的距离，大幅提升处理速度，这对于人工智能和大数据应用尤为重要。
不过，既然有了全新的名称，必然要带有新的技术加持 —— 混合键和技术（Hybrid Bonding）。混合键合技术的应用为3.5D封装带来了新的可能性，是一种在相互堆叠的芯片之间获得更密集互连的方法。
通过混合键合，可以在更小的空间内实现更多的连接，从而提高封装的密度和性能。下图是传统凸点和混合键合技术的结构比较：传统凸点间距是50微米，每平方毫米有大约400个连接；混合键和大约10微米的间距，可达到每平方毫米10000个连接。
另外，SRAM作为处理器缓存的首选，通过3.5D封装技术可以在不增加物理面积的情况下实现更多内存的集成。SRAM不一定必须与处理器的先进节点处于同一节点，这也有助于提高产量和可靠性。
在最近的三星代工活动中，该公司代工业务开发副总裁Taejoong Song展示了3.5D配置的路线图，将使用2nm芯片堆叠在4nm芯片上，2027年将使用1.4nm芯片堆叠在2nm芯片上。
三星的异构集成路线图
英特尔的3.5D模型
3.5D封装技术的挑战
理解2.5D和3D封装技术
2.5D封装技术
2.5D封装的整体结构
3D封装技术
3D封装是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术，它起源于快闪存储器（NOR/NAND）及SDRAM的叠层封装。但是要注意的是，3D封装不一定要用到TSV技术，通过引线键合（Wire Bonding）的方式连接且在空间上进行芯片堆叠并封装都能成为3D封装。
3D封装的整体结构
The Business Research Company近日发布了3D IC和2.5D IC封装市场研究报告，预计未来几年，3D IC和2.5D IC封装市场规模将快速增长：将从2023年的486亿美元增长到2024年的543.9亿美元，复合年增长率（CAGR）为 11.9%，到2028年，市场规模将达到816.7亿美元，CAGR为10.7%。预测期内的增长可归因于可穿戴和便携式设备的出现、能效需求的增长、高性能计算需求的上升、向片上系统设计的转变、半导体器件复杂性的增加以及物联网的普及。
2.5D和3D封装技术的区别
2.5D可以看两块积木在二维尺度是无法拼接在一起的，需要一个中介放在两块积木之下，且可以同时对两块积木进行连接；3D就直接积木与积木垂直（其实也不一定）的堆叠在一起，而积木就是一个个芯片。2.5D封装是利用导电凸块或TSV将组件堆栈在中介层上，3D IC封装则将多层硅晶圆与采用TSV的组件连接在一起。
3D封装中逻辑裸晶堆栈在一起或与储存裸晶堆栈在一起，无需建构大型的系统单芯片。3D封装技术在垂直方向上实现了更高的集成度，而2.5D封装技术则通过硅中介层实现了水平方向上的高密度互连。
先进封装中的关键技术
引线键合（Wire Bonding）：采用直接穿过有源电路的多层互连结构，同时通过采用3D架构，可以将芯片折叠到它自己的上面，减小了互连线长度。这样不仅会极大地提高电路性能，还会极大地降低电路的功耗。
硅通孔技术（Through Silicon Via，TSV)：通过在硅片上打孔并填充导电材料实现了芯片之间的垂直电气连接，可以完成连通上下层晶圆或芯片的功能，在更小的面积上大幅提升芯片性能并增加芯片功能。这种连接方式具有低电阻、低电容和低电感的特点，可以显著提高信号传输的速度和稳定性。TSV用途大致分为三种：背面连接（应用于CIS等）、2.5D封装（TSV在硅中介层）、3D封装（TSV位于有源晶粒中，用于实现芯片堆叠）。
中介层（Interposers）：中介层是封装中多芯片裸晶或电路板传递电信号的管道，是插口或接头之间的电接口，可以将信号传播更远，也可以连接到板子上的其他插口。中介层可以由硅和有机材料制成，充当多颗裸晶和电路板之间的桥梁。硅中介层是一种经过验证的技术，具有较高的细间距I/O密度和TSV形成能力，在2.5D和3D IC芯片封装中扮演着关键角色。
2D封装加上Interposer后就变成了2.5D，那么3D封装加上Interposer自然就变成了3.5D，既合情合理，又符合了通用的命名法则。
重分布层：重分布层包含铜连接线或走线，用于实现封装各个部分之间的电气连接。它是金属或高分子介电材料层，裸晶可以堆栈在封装中，从而缩小大芯片组的I/O间距。重分布层已成为2.5D和3D封装解决方案中不可或缺的一部分，使其上的芯片可以利用中介层相互进行通讯。
高带宽内存（High Bandwidth Memory，HBM）：是一种用于3D堆叠同步动态随机存取内存的高速计算机内存接口，最初由三星、AMD和SK Hynix开发，是将很多个DDR芯片堆叠在一起后和GPU封装在一起，实现大容量。在堆叠内，芯片通过TSV和微凸块垂直互连。
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