2.5D封装和3D封装的区别

制造/封装

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描述

Interposer通常译为转接板、插入层或中介层,转接板通常对应着无源Interposer,插入层与中介层通常对应着有源Interposer。无源Interposer仅具备硅通孔TSV(Through Si Via)与再布线层RDL(Redistribution Layer),如下图所示。

2.5D封装

裸芯通过微凸点组装到Interposer上,如上图所示。其Interposer上堆叠了三颗裸芯。Interposer包括两种类型的互联:①由微凸点和Interposer顶部的RDL组成的水平互连,它连接各种裸芯②由微凸点、TSV簇和C4凸点组成的垂直互联,它将裸芯连接至封装。

有源与无源的最大差别在于是否基于硅基的Interposer实现了有源区,并以此来实现一定的系统功能。如下图所示,在这个130nm的有源垂直硅基插入层ATSI(Active Through Si Interposer)上实现了ADC、DAC、PMU 等多种功能。

2.5D封装

1. 2.5D封装

物理结构:所有芯片和无源器件均XY平面上方,至少有部分芯片和无源器件安装在中介层上,在XY平面的上方有中介层的布线和过孔,在XY平面的下方有基板的布线和过孔。

电气连接:中介层可提供位于中介层上的芯片的电气连接。

2.5D集成的关键在于中介层Interposer,一般会有几种情况,1)中介层是否采用硅转接板,2)中介层是否采用TSV。在硅转接板上,我们将穿越中介层的过孔称之为TSV,对于玻璃转接板,我们称之为TGV。

硅中介层有TSV的集成是最常见的一种2.5D集成技术,芯片通常通过Micro Bump和中介层相连接,作为中介层的硅基板采用Bump和基板相连,硅基板表面通过RDL布线,TSV作为硅基板上下表面电气连接的通道,这种2.5D集成适合芯片规模比较大,引脚密度高的情况,芯片一般以Flip Chip形式安装在硅基板上,如下图所示。

2.5D封装

硅中介层无TSV的2.5D集成的结构一般如下图所示,有一颗面积较大的裸芯片直接安装在基板上,该芯片和基板的连接可以采用Bond Wire或者Flip Chip两种方式,大芯片上方由于面积较大,可以安装多个较小的裸芯片,但小芯片无法直接连接到基板,所以需要插入一块中介层,在中介层上方安装多个裸芯片,中介层上有RDL布线,可将芯片的信号引出到中介层的边沿,然后通过Bond Wire连接到基板。这类中介层通常不需要TSV,只需要通过Interposer上表面的布线进行电气互连,Interposer采用Bond Wire和封装基板连接。

2.5D封装

2. 3D封装

3D集成和2.5D集成的主要区别在于:2.5D封装是在中介层Interposer上进行布线和打孔,而3D封装是直接在芯片上打孔和布线,连接上下层芯片。

物理结构:所有芯片和无源器件均位于XY平面上方,芯片堆叠在一起,在XY平面的上方有穿过芯片的TSV,在XY平面的下方有基板的布线和过孔。

电气连接:通过TSV和RDL将芯片直接电气连接。

3D封装大多数应用在同类芯片堆叠中,多个相同的芯片垂直堆叠在一起,通过穿过芯片堆叠的TSV互连,如下图所示。同类芯片集成大多应用在存储器集成中,例如DRAM Stack,FLASH Stack等。

2.5D封装

不同类芯片的3D集成中,一般是将两种不同的芯片垂直堆叠,并通过TSV电气连接在一起,并和下方的基板互连,有时候需要在芯片表面制作RDL来连接上下层的TSV,如下图所示。

2.5D封装

编辑:黄飞

 

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