談到芯片封裝對載板及電子制造服務商(EMS)的影響時，重點主要集中在大封裝和極高I數、O數、精細間距元器件；在大多數情況下確實如此。然而，目前的幾種封裝趨勢為簡化印制電路板(PCB)及EMS供應鏈生產進而降低成本提供了新的途徑。

少數關鍵技術支持著這些發展。貫穿硅通孔(Through silicon vias，TSV)的起源可以追溯到晶體管的發明，可在20世紀80年代的超級計算機中找到這類晶體管。但在2005年至2010年之間，它才真正進入了批量制造領域。從那時起，過程控制和良率的快速發展導致了極高密度存儲器的實現。TSV現在被證明是chiplet芯片架構發展的關鍵支持技術。

第二項關鍵技術是硅及玻璃載板的發展。硅載板在20世紀90年代以一種重要的方式進入人們的視野，直到最近，對于除最深奧的應用之外，硅載板的成本都太高。

2008~2010年充斥市場的舊制程制造設備的可用性為價格更合理的硅載板打開了大門，并為目前的chiplet架構提供了一條簡單的路徑，特別是對于大型IC OEM而言。

在Georgia Tech Packaging Research Center廣泛研究推動下，玻璃載板可以更低的成本提供與硅載板相當的高布線能力。玻璃和硅芯片的熱膨脹系數(CTE)之間的兼容性實現了高度可靠的chiplet或SiP應用中的多芯片組件。

最后，鍵合和互連的發展極大地促進了采用TSV及極高密度載板的組裝。2012年，TechLead首次開發并展示了納米鍵合，一種32微米間距的極高密度芯片間互連方法。IBM蘇黎世公司從2013年開始繼續這項研究，將納米銅用于PCB組裝。在東京大學，Tadatomo Suga Sensei位于表面活化鍵合技術的前沿，該技術從晶圓到晶圓鍵合再到chiplet組裝，找到一席之地。

考慮到TSV和玻璃封裝載板、硅封裝載板從實驗室向主流制造能力轉變的影響，再加上創新芯片連接技術的出現，如納米鍵合和表面活化鍵合，以彌補傳統回流焊組裝的不足，其可能性呈指數級增長。這些技術一起實現了chiplet架構，并擴展了系統級封裝(SiP)選項，如混合芯片技術。

chiplet允許半導體工廠進行更復雜的元器件設計，這些設計結合了針對其每種應用的最佳IC制造技術。例如，通過將邏輯、存儲器和電源分布分離到單個chiplet，設計師利用布局和制造技術來提高小型化及性能。熱量管理能力的額外提高，加上TSV和玻璃載板、Si載板的極細線寬、線距能力的組合所實現的超高布線密度，減少了PCB所看到的總引腳數（以及通常的I密度、O密度）。顯然，這大大簡化了PCB組裝，提高了良率。

chiplet還促進了“門陣列”思維，以及在這些元器件中實現的增強功能。元器件設計師不局限于內部的chiplet，而是可以實現每個元器件的最佳設計和制造，以進一步優化整體功能和性能。不僅內部資源需求（如設計、制造、測試等）大幅減少，而且大幅縮短關鍵的上市時間。

當然，已知良好晶片(KGD)問題仍然是障礙，但在過去30年取得的重大進展在大多數情況下將這種擔憂降低到了可控制的水平。行業內的標準化努力旨在實現并穩定這些機會。

那么，作為chiplet架構的母體，SiP起什么作用？許多應用需要混合器件類型，如GaAs、SiC、InP等，以提供更專門的功能，而這些功能仍然難以用chiplet設計實現。SiP仍然是更復雜和、或特定應用的首選方法，在這些應用中，特定要求或功能不能保證chiplet設計所需的復雜基礎設施投資。

SiP還可以作為未來chiplet元器件開發的原型平臺。對SiP中的應用進行微調可以為在下一代產品中成功實施chiplet指明道路。

然而，將SiP視為chiplet的先驅，掩蓋了其自身的主要作用。適當利用支持chiplet架構的相同技術，擴展了SiP在許多不同方向和領域的適用性。通過使用玻璃載板，SiP利用了相同的布線密度優勢，從而提高了熱量管理能力、實現了較低的I數、O數及較大的I間距、O間距，再次簡化了PWB組裝并提高了良率。

SiP非常適合于使用任何制造技術和、或供應商提供的基本上現成的芯片設計快速創建定制應用，在上市時間和快速修訂方面，SiP仍然是首選，例如，SiP的存儲器縮小可能甚至不需要載板重新布局，而對于chiplet架構，至少可以這么說，重新布局仍然是重大挑戰。

其他SiP優點包括SiP載板及晶片連接、晶片互連材料選擇的多樣性。例如，向下孔應用可以在與AuSi或AuSn結合的高溫載板上酌情采用SiC器件技術。對于植入式醫療產品，SiP可包含大量無源元器件，以允許單個SiP結構中完全實現產品的電子功能。

那么，這些技術發展會產生什么影響，特別是對PCB和EMS行業領域的影響？答案當然是“根據具體情況而定”。

對于大型PCB的制造商來說，由于更大的幾何結構（線寬、線距）和封裝組件內電路整合所需的層數更少，可能意味著成本更低、良率更高、附加值更小。

對采用這類PCB進行生產的EMS供應商的影響類似。然而，由于對這些更有價值和更敏感元器件的處理要求，EMS公司可能會保留一些附加值。

供應鏈中更專門的領域，如封裝載板供應商和外包半導體組裝和測試公司(outsourced semiconductor assembly and test，OSAT)，受益于對其更專業能力的需求增加，產量會增加。

盡管PCB組件(SiP的先驅)和混合電路(chiplet的先驅)在預測的消亡期后仍繼續蓬勃發展，但基于SiP及chiplet的元器件將以本文描述的方式以及許多尚未預見的方式徹底改變電子產品。

預計在廣泛的應用領域，尤其是物聯網、汽車、環境監測、安全、移動通信和軍事、航空航天領域等高可靠性領域，將加速增長。每個領域都有特有的挑戰，但這些方法均可很好地應對。

編輯：黃飛

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