半导体2D、2.5D与3D封装技术对比及市场应用和芯片清洗剂介绍

半导体2D、2.5D与3D封装技术对比及市场应用

一、技术核心差异

1. 2D封装

• 结构：所有芯片平铺在基板平面，通过基板布线和键合线/焊球实现互连（如引线键合、倒装焊）。

• 特点：技术成熟、成本低，但互连密度低、信号延迟较高，适用于引脚数较少的传统芯片。

2. 2.5D封装

• 结构：芯片并排放置于硅/玻璃中介层（Interposer）上，通过中介层内的TSV（硅通孔）和微凸点（Micro-bump）实现高密度互连。

• 特点：利用中介层的精细布线（线宽<1μm）缩短互连长度，提升带宽和能效，但材料和制造成本较高（如CoWoS技术）。

3. 3D封装

• 结构：芯片垂直堆叠，通过TSV或混合键合（Hybrid Bonding）直接连接不同层芯片。

• 特点：集成度最高，互连距离最短（约为2D的0.7倍），但工艺复杂（需兼容TSV与晶体管制造）、散热挑战大。

二、关键技术对比

三、市场应用场景

1. 2D封装

• 应用领域：传统消费电子（如手机基带芯片、低端MCU）、低成本IoT设备。

• 代表案例：中低端逻辑芯片、分立器件封装。

2. 2.5D封装

• NVIDIA GPU：通过CoWoS技术集成逻辑芯片与HBM存储器。

• Intel EMIB：用于FPGA和服务器芯片的多芯片互连。

• 应用领域：高性能计算（HPC）、AI加速器、网络芯片。

• 代表案例：

3. 3D封装

• HBM存储器：通过TSV堆叠DRAM芯片，实现超高带宽（如HBM3）。

• Intel Foveros：3D堆叠CPU与缓存芯片，用于移动端和服务器。

• 应用领域：高带宽存储（HBM）、3D NAND闪存、先进处理器。

• 代表案例：

四、发展趋势与挑战

1. 技术融合：2.5D与3D技术互补，如Co-EMIB结合横向和纵向互连，支持更大系统集成。

2. 材料创新：玻璃中介层（PLP技术）替代硅中介层，降低成本并支持更大封装面积。

3. 市场增长：预计2023-2028年，2.5D/3D封装市场CAGR达10.7%，受AI、HPC和汽车电子驱动。

4. 挑战：3D封装的热管理难题、TSV工艺良率提升、混合键合技术规模化。

五、总结

• 2D：性价比首选，适用于传统领域。

• 2.5D：平衡性能与复杂度，主导HPC和AI市场。

• 3D：未来方向，突破存储与算力瓶颈，但需解决散热和成本问题。

芯片清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。