2025年4月22-24日
上海世博展览馆

半导体封测展|芯片的 “蜕变” 与 “体检”

在现代科技的宏大版图中,半导体宛如一颗璀璨的明珠,而半导体封装与测试技术,则如同明珠背后默默耕耘的工匠,虽不常被大众瞩目,却在整个半导体产业中扮演着举足轻重的角色。从我们日常使用的智能手机、电脑,到汽车、航天等高端领域,每一个电子产品的核心 —— 芯片,都离不开封装与测试技术的精心雕琢。

 

一、封装:赋予芯片 “保护壳” 与 “连接桥梁”

晶圆切割:来自晶圆前道工艺的晶圆,如同一块精心雕琢的玉石大板,通过划片工艺,被精准切割为一个个小的晶片(Die)。这一步骤要求极高的精度,稍有偏差,便可能损坏晶片,影响后续产品性能。

芯片贴装:切割好的晶片,会被小心翼翼地用胶水贴装到相应的基板(引线框架)的小岛上,就像将珍贵的宝石镶嵌在精美的底座之上。这一过程需要严格控制胶水的用量和贴装的位置,确保晶片与基板之间的连接稳固且可靠。

引线键合:利用超细的金属(金、锡、铜、铝)导线或者导电性树脂,将晶片的接合焊盘(Bond Pad)与基板的相应引脚(Lead)连接起来,构建起芯片内部电路与外部世界沟通的桥梁。这一步如同在微观世界里进行精细的布线工作,每一根导线的连接质量,都直接关系到芯片的电气性能。

塑封保护:为了保护脆弱的晶片和内部连接,需要对独立的晶片用塑料外壳加以封装。塑封材料不仅要具备良好的绝缘性能,还需能够抵御外界的机械冲击、湿气侵蚀等。塑封之后,还要经过后固化(Post Mold Cure)等一系列工序,进一步提升封装的稳定性和可靠性。

后续处理:包括切筋和成型(Trim&Form)、电镀(Plating)以及打印等工艺。切筋和成型工序将多余的引脚部分切除,并对封装外形进行塑造;电镀可以改善引脚的电气性能和可焊性;打印则用于标识产品型号、批次等关键信息。

 

二、测试:为芯片的性能 “把关”

半导体封测展认为,半导体测试,如同为芯片进行一场全面而严格的 “体检”,旨在检测芯片是否符合设计要求,确保其在各种复杂环境下都能稳定、可靠地工作。

 

(一)测试流程:全面检测,不放过任何瑕疵

晶圆测试:在晶圆切割成单个晶片之前,就需要对晶圆上的每个芯片进行初步测试,筛选出有缺陷的芯片,避免后续无效的封装工序。这一阶段主要测试芯片的基本电学参数,如开路、短路、漏电等,通过探针与晶圆上的芯片焊盘连接,实现对芯片的电气性能检测。

封装后测试:经过封装的芯片,需要进行更为全面的测试。包括功能测试,验证芯片是否能按照设计要求完成各种逻辑运算、数据存储与传输等功能;性能测试,测试芯片在不同工作条件下(如不同电压、频率、温度等)的性能表现,评估其速度、功耗、稳定性等关键指标;可靠性测试,模拟芯片在实际使用中可能面临的各种恶劣环境,如高温、高湿、机械振动等,检测芯片的可靠性和寿命。

成品测试与分类:完成上述测试后,还需对芯片进行成品测试,确保其各项指标都符合产品标准。根据测试结果,将芯片按照不同的功能类型、性能等级进行分类,以便满足不同应用场景的需求。

 

(二)测试技术:不断革新,提升检测精度与效率

随着半导体技术的飞速发展,芯片的集成度越来越高,功能越来越复杂,对测试技术的要求也日益严苛。传统的测试技术不断优化升级,同时新的测试技术也层出不穷。在测试算法方面,采用先进的人工智能和机器学习技术,可对测试数据进行更精准的分析和诊断,快速定位芯片的故障点,提高测试的准确性和可靠性。针对一些特殊应用领域的芯片,如汽车电子芯片、航空航天芯片等,还需要开发专门的测试技术和标准,以确保芯片在极端环境下的性能和可靠性。

 

三、封装与测试技术的行业发展趋势

(一)先进封装技术引领潮流

在摩尔定律逐渐逼近物理极限的背景下,先进封装技术成为推动半导体产业继续前行的关键力量。以 2.5D/3D 集成技术为代表,通过硅通孔(TSV)等技术实现芯片在垂直方向上的堆叠和互连,不仅能大幅提高芯片的集成度,还能缩短信号传输距离,降低功耗,提升芯片的整体性能。晶圆级扇出封装(FOWLP)、系统级封装(SiP)等技术也在不断发展和完善,将不同功能的芯片、元器件集成在一个封装体内,实现系统级的功能集成,满足电子产品小型化、多功能化的需求。

(二)测试技术向高精度、智能化迈进

随着芯片制造工艺的不断进步,对测试精度的要求越来越高。未来的测试技术将更加注重对芯片微小缺陷和潜在故障的检测,通过采用更先进的测试设备和算法,实现皮米级、飞秒级的精度检测。同时,智能化测试将成为主流趋势,利用人工智能、大数据等技术,实现测试过程的自动化优化、故障预测与诊断,提高测试效率,降低测试成本。

(三)产业协同发展愈发紧密

半导体封装与测试行业并非孤立存在,它与芯片设计、制造等上下游产业紧密相连。为了应对日益复杂的技术挑战和市场竞争,产业协同发展的趋势愈发明显。芯片设计公司在设计阶段就会与封装测试企业密切合作,充分考虑封装形式和测试需求,以实现系统性能。封装测试企业也会与设备、材料供应商加强合作,共同研发新型封装材料、测试设备,推动整个产业链的技术创新和升级。

 

半导体封测展预计,半导体封装与测试技术,作为半导体产业的重要环节,正不断推动着芯片技术的发展与创新。它们不仅为芯片提供了可靠的物理保护和电气连接,确保了芯片的性能和质量,还在不断探索新的技术路径,为未来半导体产业的发展开辟广阔的空间。在科技飞速发展的今天,半导体封装与测试技术必将持续闪耀光芒,为我们的数字化生活注入源源不断的动力。

 

文章来源:csdn博客