一、摩尔定律的困境——芯片线宽缩小
1965年，英特尔的联合创始人戈登·摩尔提出的预测——集成电路上的晶体管数量每18个月大约会翻一倍——不仅成为了一个行业传奇，更是半导体技术进步的铁律。在过去的几十年里，半导体行业遵循摩尔定律的指引，不断将芯片上的晶体管数量推向新的高度。然而，随着芯片制程的不断推进，晶体管的尺寸逐渐逼近物理极限。目前，最先进的芯片制程已达到2纳米（nm）左右，这一尺寸已接近单个原子的尺寸，进一步缩小变得越来越困难。
物理极限的挑战
当晶体管尺寸缩小到接近原子尺度时，量子隧穿效应变得十分明显。这意味着电子有可能在不被施加足够电压的情况下，穿越原本不应通过的势垒，导致晶体管失去开关功能。此外，短沟道效应和漏电流问题也愈发突出。短沟道效应会导致晶体管栅极对沟道的控制能力减弱，进而影响晶体管的开关速度和稳定性。漏电流则会增加芯片的功耗，降低整体性能。
制造成本的飙升
制造更小线宽的芯片，对于厂务、半导体设备和材料的要求更加严格。为了满足这些要求，需要投入巨额资金进行研发和生产。例如，建造一座月产量在5万片晶圆的2nm工厂，需要的成本大约为280亿美元（约合人民币1998亿元），而同样产能的3nm工厂的成本也高达200亿美元（约合人民币1427亿元）。这些高昂的成本不仅增加了企业的财务压力，也限制了新技术的普及速度。
功耗和散热问题的加剧
随着晶体管密度的增加，芯片的功耗和散热问题变得更加突出。高功耗不仅会增加芯片的发热量，降低系统的稳定性，还会增加能源消耗，不利于环保和可持续发展。同时，散热问题也是制约高性能芯片发展的关键因素之一。如果无法有效散热，芯片的性能将受到严重限制。
二、先进封装成为后摩尔时代的重要路径
面对摩尔定律的困境，先进封装技术应运而生。先进封装技术通过创新的封装方式，提高了芯片的集成度、降低了信号传输延迟和功耗，为后摩尔时代的集成电路技术发展提供了一条重要路径。
提高集成度
先进封装技术中的垂直堆叠方式能够在垂直方向上集成多个芯片，从而大大降低封装面积。这种堆叠方式不仅提高了芯片的集成度，还使得系统能够在更小的空间内实现更高的性能。例如，3D封装技术通过将多个芯片堆叠在一起，形成了一个紧凑的三维结构，从而大大提高了系统的集成度和性能。
短距离互连
通过TSV或TGV技术，先进封装技术实现了芯片间的短距离互连。这些技术通过在芯片内部或之间形成垂直通道，使得信号能够在芯片间快速传输，减少了信号传输的路径和延迟。短距离互连不仅提高了信号传输的速度和稳定性，还降低了信号传输所需的功率，从而降低了整体功耗。
更多产品和服务可戳公司官网：https://www.si-era.com/
降低功耗
先进封装技术通过优化封装结构和材料，降低了芯片的功耗。例如，使用低介电常数材料和低电阻率材料可以降低信号传输过程中的能量损失；采用热管理技术和散热材料可以提高芯片的散热效率，降低芯片的发热量。此外，通过优化封装工艺和测试方法，还可以进一步降低芯片的功耗和制造成本。
三、简述先进封装技术的分类与特点
先进封装技术涵盖了多种封装方式，每种方式都有其独特的特点和应用场景。在之前的文章中，已经详细介绍了先进封装技术的分类和特点。可以看这篇文章简单回顾一下：【芯片封装】最全对比！2.5D vs 3D封装技术
3D封装
3D封装技术通过将多个芯片堆叠在一起，形成了一个紧凑的三维结构。这种封装方式不仅提高了芯片的集成度和性能，还使得系统能够在更小的空间内实现更高的功能。3D封装技术广泛应用于移动设备、数据中心和高性能计算等领域。
2.5D封装
2.5D封装技术通过在芯片之间插入一个中间层（如硅中介层），实现了芯片间的互连和通信。这种封装方式不仅提高了信号传输的速度和稳定性，还降低了信号传输的功耗和延迟。2.5D封装技术广泛应用于高性能计算、人工智能和物联网等领域。
系统级封装（SiP）
SiP技术将多个具有不同功能或不同制程的芯片、无源器件和连接器等集成在一个封装体内，形成一个系统级的模块。这种封装方式不仅提高了系统的集成度和可靠性，还降低了系统的制造成本和功耗。SiP技术广泛应用于消费电子、汽车电子和航空航天等领域。
晶圆级封装（WLP）
WLP技术是在晶圆级别上进行封装和测试的一种技术。它通过将晶圆直接切割成单个芯片并进行封装，实现了高效、低成本的生产方式。WLP技术广泛应用于移动通信、智能家居和可穿戴设备等领域。
最近有小伙伴后台私信我们：为什么没有及时看到推文？因为微信改了推送规则！！！没有点『赞』或『在看』、没有把我们设为『星标』，都有可能出现这种状况。
加『星标』，不迷路！重要的事情说三遍！不想错过精彩推文，看完文章顺手点上『赞』或『在看』，把微纳研究院设为『星标』，就可以每天准时与我们见面啦！
