【芯片封测学习专栏 -- Substrate | RDL Interposer | Si Interposer | 嵌入式硅桥（EMIB）详细介绍】

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Overview

本文将会介绍芯片封装中的 Substrate（衬底或基板）， RDL Interposer 技术 ，硅中介层（Si Interposer）及嵌入式硅桥（EMIB）。

芯片封装技术是现代集成电路发展的核心之一，它负责实现芯片与外部世界的电气互联与机械支持。其中，Substrate（衬底或基板） 、RDL Interposer（重布线层中介层） 、**硅中介层（Si Interposer）和 嵌入式硅桥（EMIB）**是多种先进封装方法中的关键技术，它们能够满足高性能、低功耗和小型化的需求。以下详细介绍这些技术，并辅以实例解析。

Substrate（衬底或基板）

Substrate 定义

衬底（或基板）是芯片封装中用于实现芯片与封装整体连接的介质。它位于芯片与封装载板之间，提供机械支持，同时将芯片的输入/输出信号分布到整个封装系统。现代基板通常采用有机材料、陶瓷材料或金属-陶瓷复合材料制造。

Substrate 特点与作用

1. 电气功能 ：通过多层布线实现信号分配和电源供电。

2. 机械功能 ：支撑芯片，提供结构完整性。

3. 热管理 ：帮助芯片散热以维持正常工作。

4. 适配性 ：支持微细线宽/线距，适用于更高I/O密度的芯片。

Substrate 实例

• ABF（Ajinomoto Build-up Film）基板 ：用于高性能服务器和图形处理单元（GPU）的封装，以其低热膨胀系数和优异的加工能力广受欢迎。

• BT（Bismaleimide Triazine Resin）基板 ：广泛应用于中低端电子产品，成本低但性能有限。

RDL Interposer（重布线层中介层）

RDL Interposer 定义

RDL Interposer 是一种通过重新布线金属层 实现芯片间互联 的封装技术。它通常通过在晶圆级封装中构建多层布线金属，实现不同芯片之间的信号传输。

RDL Interposer 特点与作用

1. 小型化与集成化 ：可通过局部优化的布线，减少封装尺寸。

2. 高性能 ：金属布线支持更高的信号传输速度和I/O密度。

3. 柔性应用 ：能够适应异构集成需求。

RDL Interposer 实例

• TSMC的 InFO（Integrated Fan-Out）封装 ：广泛应用于高端智能手机芯片，例如苹果A系列芯片。

• 三星的 e-PLP（enhanced Panel Level Packaging） ：通过RDL技术实现更低的封装厚度与成本。

硅中介层（Si Interposer）

Si Interposer 定义

硅中介层是一种基于硅材料的中介层，用于在多芯片系统中实现高密度的互联。硅中介层通过 TSV（硅通孔）技术在硅片中制造垂直导电通道，从而实现三维封装。

Si Interposer 特点与作用

1. 超高互连密度 ：支持非常精细的布线（通常为几微米）。

2. 电气性能优越 ：降低了寄生效应（如寄生电容和电感）对信号传输的影响。

3. 热管理增强 ：硅具有较好的热导率，有助于芯片散热。

Si Interposer 实例

• AMD Radeon GPU 的高带宽显存（HBM）封装 ：通过硅中介层实现HBM堆叠与计算芯片的高效连接。

• Xilinx的Virtex UltraScale+ FPGA ：采用硅中介层技术实现高性能多芯片封装。

嵌入式硅桥（EMIB）

EMIB 定义

嵌入式硅桥（Embedded Multi-die Interconnect Bridge, EMIB）是一种由英特尔开发的先进封装技术，通过在有机封装基板中嵌入一小片硅桥实现芯片互连。

EMIB 特点与作用

1. 成本优势 ：相比硅中介层，EMIB采用部分硅材料，大幅降低了生产成本。

2. 互联性能 ：实现高带宽和低延迟的芯片通信。

3. 设计灵活性 ：支持不同芯片尺寸和材料的异构集成。

EMIB 实例

• Intel Kaby Lake-G处理器 ：采用EMIB技术整合了CPU和AMD GPU。

• Intel Ponte Vecchio GPU ：通过EMIB实现多计算单元与HBM显存之间的连接。

总结

上述技术的发展紧密服务于现代计算需求，包括数据中心、人工智能以及消费电子的快速进步。