淺談存儲器芯片封裝技術(shù)之挑戰(zhàn)

存儲器想必大家已經(jīng)非常熟悉了，大到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器終端，小到我們?nèi)粘?yīng)用的手機、電腦等電子設(shè)備，都離不開它。作為計算機的“記憶”裝置，其主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。一般來說，存儲器可分為兩類：易失性存儲器和非易失性存儲器。其中，“易失性存儲器”是指斷電以后，內(nèi)存信息流失的存儲器，例如 DRAM（動態(tài)隨機存取存儲器），包括電腦中的內(nèi)存條。而“非失性存儲器”是指斷電之后，內(nèi)存信息仍然存在的存儲器，主要有 NOR Flash 和 NAND Flash 兩種。

存儲器的發(fā)展趨勢

存儲器作為電子元器件的重要組成部分，在半導(dǎo)體產(chǎn)品中占有很大比例。根據(jù) IC Insights 統(tǒng)計，即使全球市場持續(xù)受到 COVID-19 的影響，存儲產(chǎn)品的年增長率仍將突破 12%，達(dá)到 124.1B$，并且在數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)器應(yīng)用上發(fā)展巨大。根據(jù)其預(yù)測，在不久的將來，存儲的需求將保持 10.8% 的增長率，同時均價也將以 7.3% 的年增長率逐年上升，將成為芯片行業(yè)最大增長點之一。

雖然，大眾普遍對于存儲器已有初步認(rèn)知，但對于其制造流程還是不甚了解。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈劃分，存儲器制造流程的核心環(huán)節(jié)主要包括四個部分，即 IC 設(shè)計、芯片制造、芯片封裝、成品測試。其中芯片封裝與成品測試屬于芯片制造的最后環(huán)節(jié)，也是決定著產(chǎn)品是否成功的關(guān)鍵步驟。長電科技具備核心封測技術(shù)和自 2004 年以來的大量生產(chǎn)經(jīng)驗，能有效把控存儲封裝良品率，助力存儲產(chǎn)品迅速發(fā)展。

目前全球存儲器封裝技術(shù)幾經(jīng)變遷，封裝工藝逐漸由雙列直插的通孔插裝型轉(zhuǎn)向表面貼裝的封裝形式，其中先進(jìn)的封裝技術(shù)是發(fā)展主流，包括晶圓級封裝（WLP）、三維封裝（3DP）和系統(tǒng)級封裝（SiP）等。存儲器和終端廠商在成本允許的條件下，采用先進(jìn)封裝技術(shù)能夠提升存儲性能，以適應(yīng)新一代高頻、高速、大容量存儲芯片的需求。

長電解決方案迎擊挑戰(zhàn)

存儲器的封裝工藝制程主要分為圓片超薄磨劃、堆疊裝片、打線、后段封裝幾個環(huán)節(jié)。其中，“圓片磨劃”是存儲技術(shù)的 3 大關(guān)鍵之一，其主要目的是硅片減薄和切割分離。這對于存儲封裝的輕量化、小型化發(fā)展十分重要，然而更薄的芯片需要更高級別的工藝能力和控制，這使得許多封裝廠商面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

翹曲和碎屑

隨著芯片的厚度越薄，芯片強度越脆，傳統(tǒng)的磨劃工藝很容易產(chǎn)生芯片裂紋，這是由于傳統(tǒng)機械切割會在芯片中產(chǎn)生應(yīng)力，這將會導(dǎo)致芯片產(chǎn)生一些損傷，如側(cè)崩、芯片碎裂等，而減薄后的圓片，厚度越小，其翹曲度越大，極易造成圓片破裂。

在此環(huán)節(jié)，長電科技摒棄了對芯片厚度有局限性的傳統(tǒng)磨劃工藝，根據(jù)金屬層厚度與圓片厚度的不同，分別采用 DAG（研磨后劃片）、SDBG（研磨前隱形切割）、DBG（先劃后磨）等不同的工藝技術(shù)。

DBG 工藝是將原來的「背面研磨→劃片」的工藝程序進(jìn)行逆向操作，即：先對晶片進(jìn)行半切割加工，然后通過背面研磨使晶片分割成芯片的技術(shù)。通過運用該技術(shù)，可最大限度地抑制分割芯片時產(chǎn)生的側(cè)崩和碎裂，大大增強了芯片的自身強度。

而 SDBG 則是一種激光切割方法，與刀片切割不同，這種方法不會產(chǎn)生機械振動，而是在芯片內(nèi)部形成變質(zhì)層之后，以變質(zhì)層為起點進(jìn)行分割，最后通過研磨將變質(zhì)層除去。因此，使用隱形切割工藝時，刀痕寬度幾乎為零，這對切割道進(jìn)一步狹窄化有著很大的貢獻(xiàn)。與通常的刀片切割工藝相比，單位圓片可獲取的芯片數(shù)量有望增加。

異物

當(dāng)然，除了翹曲和碎裂的問題，在芯片封裝過程中，任何一顆細(xì)小的顆粒都是致命的，它很可能會導(dǎo)致芯片的碎裂，從而使整個產(chǎn)品報廢。因此，在生產(chǎn)過程中對于潔凈度控制顯得尤為重要。

針對這個問題，長電科技不僅為每臺貼片機器配置 HEPA 過濾器，并且還為工作人員設(shè)置專用、密封的工具進(jìn)行產(chǎn)品轉(zhuǎn)移，以確保絕對潔凈的作業(yè)環(huán)境。作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體微系統(tǒng)集成和封裝測試服務(wù)提供商，長電科技不僅在“圓片磨劃”環(huán)節(jié)有良好的把控，對于整體的封裝工藝都有著成熟的技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備支持。針對超薄芯片的貼裝，長電科技有著多條 SMT 產(chǎn)線、貼裝超薄芯片夾具與先進(jìn)的 molding 工藝，能夠幫助客戶提供最佳的封裝解決方案。

專用以及封裝工具

存儲芯片完成封裝工藝之后，將進(jìn)入測試階段，這個階段主要是為了確認(rèn)芯片是否能夠按照設(shè)計的功能正常運作，如 DRAM 產(chǎn)品測試流程包括了老化測試、核心測試、速度測試、后段工藝幾個步驟，只有測試合格的產(chǎn)品才可以進(jìn)行量產(chǎn)和出貨。

長電科技在測試環(huán)節(jié)擁有先進(jìn)的測試系統(tǒng)和能力，能夠向客戶提供全套測試平臺和工程服務(wù)，包括晶圓凸點、探針、最終測試、后測試和系統(tǒng)級測試，以幫助客戶以最低的測試成本實現(xiàn)最優(yōu)解。目前長電科技已經(jīng)和國內(nèi)外存儲類產(chǎn)品廠商之間有廣泛的合作。其中，NAND 閃存以及動態(tài)隨機存儲產(chǎn)品已得到海內(nèi)外客戶認(rèn)可，并已經(jīng)量產(chǎn)。

隨著芯片不斷向微型化發(fā)展，工藝制程開始向著更小制程推進(jìn)，已經(jīng)越來越逼近物理極限。在此情況下，先進(jìn)的封測技術(shù)是未來存儲技術(shù)的重要發(fā)展方向。長電科技作為中國封測領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，在先進(jìn)封測領(lǐng)域持續(xù)突破創(chuàng)新，致力于為客戶提供優(yōu)質(zhì)、全面的服務(wù)，助力存儲產(chǎn)業(yè)發(fā)展。