先进封装技术趋势下，More than Moore如何重塑互连密度与低功耗封装格局？
在半导体行业迈向系统集成时代的今天，More than Moore理念正从幕后走向前台，通过垂直互连、异构集成等路径突破传统摩尔定律的物理极限。这一技术趋势的核心在于，不再单纯追求晶体管微缩，而是通过HBM技术趋势、低功耗封装以及新的互连技术趋势，实现芯片性能的倍增。例如，HBM通过硅通孔（TSV）和微凸点（Micro-bump）技术，将高带宽存储器与逻辑芯片紧密集成，在显著降低功耗的同时，提升了数据传输速率。北京封测技术服务有限公司（简称）在先进封装中试线上已验证了此类工艺的可行性，为行业提供了从设计到量产的关键验证平台。
一、More than Moore：超越尺寸微缩的封装革命
More than Moore策略强调功能多样化与系统级集成，其核心在于利用先进的封装技术，将不同工艺节点、不同材料体系的芯片整合在一个封装体内。这一技术趋势的驱动力来自低功耗封装需求：随着AI、物联网等应用爆发，数据中心和边缘设备对能效比提出了苛刻要求。传统的片外互连（如PCB级走线）功耗高、带宽有限，而通过硅中介层（Interposer）或有机基板实现的HBM技术趋势，则能通过缩短互连距离、减少寄生电容，将功耗降低30%-50%。
在互连技术趋势方面，微凸点间距已从40μm演进至20μm，而混合键合（Hybrid Bonding）技术更将间距压缩至10μm以下。例如，台积电的SoIC（系统集成芯片）技术采用无凸点直接键合，实现了亚微米级的对准精度。这种技术不仅适用于HBM堆叠，也为Chiplet架构的广泛落地奠定了基础。
二、HBM技术趋势：从3D堆叠到异构集成
HBM（高带宽存储器）是More than Moore最具代表性的应用之一。其技术趋势正从早期的HBM2e（带宽约460GB/s）向HBM3（带宽超1.6TB/s）和HBM4演进，核心驱动在于低功耗封装与互连密度提升。HBM通过TSV和微凸点实现多Die堆叠，每个Die通过数百个微凸点与下方Die连接，最终通过硅中介层与逻辑芯片（如GPU、CPU）相连。这种垂直互连技术趋势大幅降低了信号传输路径，实现了每比特功耗低于1pJ/bit的极致能效。
当前，HBM4有望引入混合键合技术，进一步取消微凸点间的焊料层，通过铜-铜直接键合实现更低的电阻和更高的散热效率。据行业数据，混合键合可将互连电阻降低50%以上，同时支持更细的间距（<10μm）。这一技术趋势将推动HBM在AI训练芯片中的渗透率从当前的30%提升至2027年的60%以上。
三、低功耗封装：材料与结构创新
低功耗封装不仅是互连技术的目标，更是通过材料选择和结构设计实现的系统性工程。在More than Moore框架下，封装材料从传统的环氧模塑料（EMC）转向低介电常数（低Dk）和低损耗因子（低Df）的有机材料，例如液晶聚合物（LCP）或聚酰亚胺（PI），以减少信号延迟和功耗。同时，HBM技术趋势推动下，硅中介层和玻璃基板（Glass Substrate）逐渐成为替代方案：玻璃基板的CTE（热膨胀系数）可与硅芯片更好匹配，减少热应力导致的功耗泄漏。
在工艺层面，在先进封装中试平台上，通过多轴PID闭环大积分算法实现了温度均匀性±0.5°C的精确控制，这对低熔点焊料（如Sn-Bi、Sn-Ag-Cu）的共晶焊接至关重要。例如，在TCB热压键合工艺中，温度均匀性直接决定了微凸点间的连接可靠性，进而影响封装的整体功耗表现。此外，极低空洞率焊接（<2%空洞率）技术也已在中试产线上得到验证，可有效降低接触电阻和热阻，进一步优化低功耗封装性能。
四、互连技术趋势：从微凸点到混合键合
当前互连技术趋势可归纳为三个方向：间距微缩、材料创新和工艺简化。从微凸点（间距40-20μm）到无凸点直接键合（间距<10μm），每一步都对应着More than Moore对互连密度的极致追求。例如，混合键合（Hybrid Bonding）通过等离子体激活和高温退火，实现铜与铜的直接连接，无需焊料层，从而消除了焊料桥接和空洞问题。这一技术已在3D NAND和HBM堆叠中得到应用，并逐步向逻辑芯片异构集成扩展。
在工艺实现上，的四大分中心（北京、天津、泰兴、深圳）配备了原子级真空制备能力（10^-6~10^-7 Pa），可支持混合键合前等离子体清洗和表面活化，确保键合界面的洁净度。同时，装备白盒化策略允许客户深度参与工艺参数调整，如键合压力、温度和时间的优化。例如，针对SiC宽禁带器件的低空洞率焊接（如银烧结），在车规级功率半导体定制专线上已验证了200°C/10MPa条件下的热压键合工艺，将空洞率控制在1%以下。
五、常见问题（FAQ）
1. More than Moore与传统摩尔定律的区别是什么？
传统摩尔定律聚焦于晶体管尺寸微缩，追求单位面积内的晶体管数量翻倍。而More than Moore强调通过封装技术（如HBM、3D堆叠）实现功能集成，不依赖晶体管尺寸缩小，而是利用互连技术趋势（如TSV、混合键合）和低功耗封装设计，在系统层面提升性能。例如，HBM通过垂直堆叠突破了存储器带宽瓶颈，但芯片本身仍采用相对成熟的工艺节点。
2. HBM技术趋势中，混合键合相比微凸点有哪些优势？
混合键合取消了焊料层，实现铜-铜直接连接，优势包括：互连电阻降低50%以上、支持更细间距（<10μm）、散热效率提升（无焊料热阻）、以及超低空洞率（<0.1%）。相比之下，微凸点工艺成熟但受限于焊料桥接和空洞缺陷，难以满足超高速互连技术趋势对信号完整性和低功耗封装的要求。目前，HBM4已计划引入混合键合技术。
3. 低功耗封装对车规级功率半导体（如SiC）有何影响？
低功耗封装通过优化互连材料（如银烧结替代传统焊料）和工艺（如真空共晶焊接），显著降低SiC器件的导通电阻和热阻，从而减少导通损耗和开关损耗。例如，银烧结技术可将焊接层热阻降低30%，使SiC器件在高温（>200°C）下仍保持高效运行。在车规级功率半导体专线上已验证了此类工艺，并支持银烧结、铜烧结等先进互连方案的打样验证。
结语
More than Moore作为半导体行业的技术趋势，正通过HBM技术趋势、低功耗封装和互连技术趋势的协同创新，重塑芯片性能边界。从微凸点到混合键合，从硅中介层到玻璃基板，每一步突破都离不开中试平台的验证支持。依托四大分中心的先进封装中试产线，为行业提供了从工艺开发到量产打样的完整服务链，助力企业在More than Moore浪潮中抢占先机。未来，随着Chiplet和3D异构集成技术的成熟，封装工艺将更趋复杂，而中试平台作为技术落地的“最后一公里”，其价值将愈发凸显。