封裝的前世今生 —傳統封裝到先進封裝 2.5D 3D FOPOP是甚麼

封裝的前世今生 —傳統封裝到先進封裝 2.5D 3D FOPOP是甚麼¶

最傳統的封裝方法是將晶片製作完成後，將接點拉線出來，連接到金屬腳座，這就是基本的封裝，稱為：

導線架封裝：晶片 -> 內部導線 -> 外部導線架

導線架的缺點在於金屬支架很大且厚，接點數量增加有限（太薄太小反而容易彎曲）。因此，如果在晶片中打線後，先接到一張載板，再透過錫球外接，就可以有效降低厚度並增加接點，這稱為：

打線封裝：晶片接點朝上 -> 內部導線 -> 導線重佈層 -> 外部金屬球

打線封裝的缺點是隨著微縮，金線太粗容易短路，太細電阻高且容易斷。因此，將原本打線的方式改為金屬球的方式，晶片接點處朝下，透過內部錫球連接載板（導線重佈層）後再連接外部金屬球，這稱為：

覆晶封裝：晶片接點朝下 -> 內部錫球 -> 導線重佈層 -> 外部金屬球

接下來談談晶圓微縮的戰場。我們常聽到幾微米、幾奈米，以及蘋果會下訂單哪種最先進製程。微縮的好處是電晶體可以做得更小，固定面積可以塞更多元件，或是在一個晶圓上可以一次性製作更多晶片。走在晶片微縮前緣的是先進製程，而線寬較大的是成熟製程。但晶片微縮也是一個燒錢的行業，微縮需要的機台技術更高，如果良率和售價無法匹配，先進製程就會變成錢坑難以回收成本。

在此同時，業界常見的趨勢是將複合功能一次性做在一個晶片上（如Apple M1晶片）。功能越多，晶片面積越大，單一晶圓容納的數量越少，浪費也越大。如果有任何一個功能失效，整個晶片就會報廢。

在這樣的背景下，將不同功能晶片分開製作的優勢就顯現出來：

• 各別晶片如果失效，直接丟棄即可，拿取功能正常的晶片再做封裝。
• 小晶片浪費的空間較小。
• 晶片間可以使用不同製程，簡單需求的用成熟製程即可。
  傳統封裝VS晶圓級封裝(WLP)

傳統封裝是先把晶片功能做好後，切割成晶粒才做封裝，但在不同功能晶粒要整合的時候，先將晶粒在裸晶的情況下做處理，可以免去傳統PCB訊號還要傳遞很久，以及晶片間訊號傳遞可以低電壓溝通等優勢，在切割前加入封裝，因此又稱為晶圓級封裝。切割後會在加上導線重佈層進行傳統封裝步驟。

因此先透過矽中介版將各功能晶片連接在一起，中介版透過TSV連接晶片和傳統導線載板，導線載板再對外連接錫球，這稱為：

2.5D封裝：晶片 -> 矽中介版（TSV） -> 導線載板 -> 錫球 例如Chip on Wafer

2.5D封裝像是平面蓋房子，晶片間是平面堆疊。如果可以像高樓大廈一樣將晶片垂直堆疊，可以更省空間（垂直方向晶片相對薄），並且電訊號傳輸更快，這稱為：

3D封裝：晶片間直接透過TSV連接，再透過2.5D封裝，例如CoWoS，下面是意圖可以發現可以3D與2.5D合併使用。

FOWLP（扇出型晶圓級封裝）

晶片微縮下的世界還遇到另一個問題，傳統的問題是外部接口太大，需想辦法縮小。當多功能晶片整合後，另一個問題是晶片需要的對外接口太多，錫球也不可能無止盡微縮。對應傳統晶圓級封裝（WLP）又稱為扇入型晶圓級封裝，接口數和晶片大小差不多。如果將基板擴大比晶片還大，就可以增加接口，這稱為：

扇出型封裝：在晶圓上製作FOWLP（扇出型晶圓級封裝）

晶片一旦經過切割，基本都是方形的，放在圓形的基板上會浪費空間。如果載板也選用方型，就可以避免浪費，這稱為：

FOPLP：扇出型面板級封裝

最後以簡表來總結

改變原因是為何技術被發展出來，以及紅色是改變的部分。即使到今天導線架或打線封裝等都還是可以在我們生活中看到，只要原來技術沒有不敷使用，現在還可以被使用的技術大多具有成本或經驗優勢；而因為各種AI需求，晶片要做得更快更強功能更多，而引發許多瓶頸，也激發出許多新技術。