傳統(tǒng)的平面化2D封裝，已經(jīng)無法滿足高密度、輕量化、小型化的強烈需求。玻璃金屬穿孔(TGV)是一種應用于圓片級真空封裝領域的新興縱向互連技術，為實現(xiàn)芯片-芯片之間距離最短、間距最小的互聯(lián)提供了一種新型技術途徑，具有優(yōu)良的電學、熱學、力學性能，在射頻芯片、高端MEMS傳感器、高密度系統(tǒng)集成等領域具有獨特優(yōu)勢，是下一代5G、6G高頻芯片3D封裝的首選之一。

然而，TGV技術研發(fā)存在高均一性玻璃微孔陣列制造、玻璃致密回流、玻璃微孔金屬高致密填充等難題。針對此，李山博士等結合中科院合肥研究院和中國科大微納研究與制造中心的前期研究基礎及平臺優(yōu)勢，攻克一系列技術難題，提出一種新型TGV晶圓制造方案，開發(fā)出高均一性、高致密、高深寬比的TGV晶圓。

“我們開發(fā)的TGV晶圓就像摩天大樓中基板及其中的管線，具有支撐和加強各樓層緊密聯(lián)系的橋梁作用，且具有超低漏率、超低信號損耗的優(yōu)勢。”李山介紹說。經(jīng)檢測，該團隊研制出的TGV晶圓各項主要參數(shù)均與國際頂級玻璃廠商肖特、康寧和泰庫尼思科等相當，部分參數(shù)優(yōu)于國際水平。

臺積電今(17)日在2022年北美技術論壇上公布了3D Fabric平臺取得的兩大突破性進展，并稱臺積電全球首座全自動化3D IC先進封裝廠將于下半年量產。

據(jù)臺媒《聯(lián)合報》報道，一是臺積電已完成全球首顆以各應用系統(tǒng)整合芯片堆疊(TSMC-SoICTM)為基礎的中央處理器。采用芯片堆疊于晶圓之上(Chip-on- Wafer, CoW)技術，來堆疊三級快取靜態(tài)隨機存儲。

二是創(chuàng)新的智能處理器采用晶圓堆疊于晶圓之上(Wafer-on-Wafer, WoW)技術堆疊于深溝槽電容芯片之上。

另外，臺積電稱，為了滿足客戶對于系統(tǒng)整合芯片及其他臺積電3D Fabric 系統(tǒng)整合服務的需求，在竹南打造全球首座全自動化 3D Fabric先進封裝廠，預計今年下半年開始生產。

臺積電(TSM)在2022年北美技術論壇上公布了3D Fabric平臺取得的兩大突破性進展，一是臺積電已完成全球首顆以各應用系統(tǒng)整合芯片堆疊(TSMC-SoICTM)為基礎的中央處理器，采用芯片堆疊于晶圓之上(Chip-on-Wafer,CoW)技術將SRAM堆疊為3級緩存;二是使用Wafer-on-Wafer(WoW)技術堆疊在深溝槽電容器芯片頂部的突破性智能處理單元。

臺積電表示，由于CoW和WoW的N7芯片已經(jīng)投入生產，對N5技術的支持計劃在2023年進行。另外，為了滿足客戶對于系統(tǒng)整合芯片及其他臺積電3D Fabric系統(tǒng)整合服務的需求，在竹南打造全球首座全自動化3D IC先進封裝廠，預計今年下半年開始生產。

除了展示先進技術外，臺積電并透露了其他重要信息，包括2024年將擁有ASML下一代芯片制造工具以及到2025年，其成熟和專業(yè)節(jié)點的產能將擴大約50%。

從半導體發(fā)展趨勢和微電子產品系統(tǒng)層面來看，先進封測環(huán)節(jié)將扮演越來越重要的角色。如何把環(huán)環(huán)相扣的芯片技術鏈系統(tǒng)整合到一起，才是未來發(fā)展的重心。有了先進封裝技術，與芯片設計和制造緊密配合，半導體世界將會開創(chuàng)一片新天地。現(xiàn)在需要讓跑龍?zhí)兹甑姆庋b技術走到舞臺中央。

日前，廈門大學特聘教授、云天半導體創(chuàng)始人于大全博士在直播節(jié)目中指出，隨著摩爾定律發(fā)展趨緩，通過先進封裝技術來滿足系統(tǒng)微型化、多功能化成為集成電路產業(yè)發(fā)展的新的引擎。在人工智能、自動駕駛、5G網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)等新興產業(yè)的加持下，使得三維(3D)集成先進封裝的需求越來越強烈，發(fā)展迅猛。

封裝技術伴隨集成電路發(fā)明應運而生，主要功能是完成電源分配、信號分配、散熱和保護。伴隨著芯片技術的發(fā)展，封裝技術不斷革新。封裝互連密度不斷提高，封裝厚度不斷減小，三維封裝、系統(tǒng)封裝手段不斷演進。隨著集成電路應用多元化，智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、高性能計算、5G、人工智能等新興領域對先進封裝提出更高要求，封裝技術發(fā)展迅速，創(chuàng)新技術不斷出現(xiàn)。

于大全博士在分享中也指出，之前由于集成電路技術按照摩爾定律飛速發(fā)展，封裝技術跟隨發(fā)展。高性能芯片需要高性能封裝技術。進入2010年后，中道封裝技術出現(xiàn)，例如晶圓級封裝(WLP，Wafer Level Package)、硅通孔技術(TSV，Through Silicon Via)、2.5D Interposer、3DIC、Fan-Out 等技術的產業(yè)化，極大地提升了先進封裝技術水平。

當前，隨著摩爾定律趨緩，封裝技術重要性凸顯，成為電子產品小型化、多功能化、降低功耗，提高帶寬的重要手段。先進封裝向著系統(tǒng)集成、高速、高頻、三維方向發(fā)展。

圖1展示了當前主流的先進封裝技術平臺，包括Flip-Chip、WLCSP、Fan-Out、Embedded IC、3D WLCSP、3D IC、2.5D interposer等7個重要技術。其中絕大部分和晶圓級封裝技術相關。支撐這些平臺技術的主要工藝包括微凸點、再布線、植球、C2W、W2W、拆鍵合、TSV工藝等。先進封裝技術本身不斷創(chuàng)新發(fā)展，以應對更加復雜的三維集成需求。當前，高密度TSV技術/Fan-Out扇出技術由于其靈活、高密度、適于系統(tǒng)集成，而成為目前先進封裝的核心技術。

近年來，芯片與電子產品中高性能、高可靠性、高密度集成的強烈需求催生了3D封裝技術并使其成為集成電路發(fā)展的主要推動力量之一。傳統(tǒng)的平面化2D封裝已經(jīng)無法滿足高密度、輕量化、小型化的強烈需求。玻璃金屬穿孔(TGV)是一種應用于圓片級真空封裝領域的新興縱向互連技術，為實現(xiàn)芯片-芯片之間距離最短、間距最小的互聯(lián)提供了一種新型技術途徑，具有優(yōu)良的電學、熱學、力學性能，在射頻芯片、高端MEMS傳感器、高密度系統(tǒng)集成等領域具有獨特優(yōu)勢，是下一代5G、6G高頻芯片3D封裝的首選之一。

為此，團隊針對TGV現(xiàn)有工藝問題，結合中科院合肥研究院和中國科學技術大學微納研究與制造中心的前期研究基礎及平臺優(yōu)勢，提出一種新型TGV晶圓制造方案，開發(fā)出了高均一性、高致密、高深寬比的TGV晶圓，具有超低漏率、超低信號損耗的優(yōu)勢，滿足環(huán)形諧振器、波導縫隙天線、毫米波天線等5G/6G高頻芯片，以及新型MEMS陀螺儀、加速度計3D封裝需求。經(jīng)檢測，團隊研制出的TGV晶圓各項主要參數(shù)均與國際頂級玻璃廠商肖特、康寧和泰庫尼思科等相當，部分參數(shù)優(yōu)于國際水平。

該項技術具有高度靈活性，可滿足客戶諸多定制化需求，經(jīng)濟效益、行業(yè)意義重大，在半導體芯片3D先進封裝、射頻芯片封裝、MEMS傳感器封裝，以及新型MEMS傳感器(MEMS質譜、MEMS遷移譜)設計制造、新型玻璃基微流控芯片制作等多個領域具有廣闊的應用前景。