我們能否應為異構集成而感謝亞里士多德？

幾年前，我們可能沒有預測到在2018年專門針對全球電子加密貨幣挖礦的高端晶元的需求不斷增長。那些參與搜索哈希函數（hash）的人的眼睛中閃爍著類似於淘金熱時期的狂熱和希望的光芒。率先找到答案的衝刺，當然以及用比特幣支付的誘人回報，促使參與者要求更多的計算能力。當你可以運行每秒terahashes（TH / s）的算力時，為什麼要停留在每秒megahashes（MH / s）上呢？ 這種需求正滲透到整個半導體供應鏈中，當然也達到了後段部分。

隨著我們的生活與手機的連接日益密切，這些需求推動了對更多數據、更高速度、更多連接性和更多便攜性的要求，而且這些要求在不斷提高。晶體管尺寸的擴展面臨著越來越複雜的解決方案所帶來的獨特挑戰，如多重曝光技術的發展（有人在研發八重曝光嗎？）以及將EUV光刻技術引入量產。這些都是很難解決的問題，並且肯定會造成生產周期的延遲。那然後怎麼樣？某些領域的發展不會造成成本的指數級增長，將一些焦點轉移到這些領域是有道理的。隨著晶圓級封裝和3D集成的發展，這推動了後段的變革。這個趨勢合乎情理，因為行業將繼續尋求更明智的方式進行封裝，以滿足更複雜的功能性和更低的功耗方面日益增長的需求。

為了理解這些功能如何結合，我們可以看看元件是如何從不同的構建模塊演化成為完整的系統，這些構建模塊可能包括但不限於感測器、執行器、MEMS、RF通信、電力電子、GPU、CPU和存儲器。這些模塊通常具有不同的電性要求，並且由於成本和/或技術的限制，經常在使用片上系統（SoC）方法時在單晶元集成上受到限制。此外，超薄手機對於高密集集成的需求格外迫切。

亞里士多德是第一個提出協同概念的人。整體大於部件總和的思想在這裡非常重要，可以被認為是封裝異構整合背後的動機。將所有部件放在一個封裝中，會比每個部件本身單獨作用具有更強的可操作特性和更多的功能性，這難道不是很理想嗎？

有多種方法來構建系統級封裝（SiP），這取決於應用、所包含構建模塊的類型以及所使用的封裝技術類型。先進封裝技術一直在改進新的晶圓級封裝（WLP）方法，如扇入式晶圓級封裝（FI-WLP）、扇出式晶圓級封裝（FO-WLP）、2.5D /硅中介層和3D-IC，這些成為將不同晶元集成到小型獨立封裝中的基礎。

總體性能，外形尺寸，功耗和成本都可以為實現異構集成提供動力。這對KLA-Tencor意味著什麼？將多個晶元整合成為複雜系統的方法增加了單個壞晶元破壞整個封裝的風險。如果希望保持嚴格的質量控制要求但又不犧牲交付時間，則根源處的工藝控制是關鍵。對於後段，KLA-Tencor專註於晶圓級和元件級的檢測和量測。對於關鍵的晶圓級工藝步驟，例如硅通孔（TSV）和重布線層（RDL）的形成，必須在工藝流程早期監測如裂紋和短路這樣的殺手級缺陷。在根源處探測影響良率的缺陷可以實現高效反饋，從而快速解決工藝問題。在發現殺手級缺陷的情況下，可以阻止該晶元繼續流入後續的封裝步驟。為了在切割之後保持良率，在集成到SiP之前需要檢查裸晶和封裝元件。根據封裝類型的不同，需要在批量生產中捕獲不同的缺陷類型。對於裸晶，這可能是崩碎缺陷、側壁裂紋和內部晶元裂紋，而對於FI-WLP，側壁裂紋檢測是最關鍵的，因為它們會導致最終封裝後的產品良率降低。最後，完成的SiP還需要質量控制，尤其是因為這些封裝都有特定的要求，例如對封裝高度的容差很低，以及需要檢測有EMI屏蔽的SiP上微小的露銅缺陷。

技術創新使得越來越特殊和複雜的封裝變為可行，因此KLA-Tencor需要針對如裸晶內部的微小裂紋這樣的缺陷類型提供高靈敏度，同時也要保持卓越的產品靈活性，以支持封裝技術隨著不斷增加的應用而朝著多個方向的發展。 這意味著我們需要能夠提供多種的基板處理方案以及多種外形尺寸的檢測功能。 隨著技術的不斷發展，我們的目標是保持與客戶的協同，以支持其當前和未來的工藝控制的需求。

Pieter Vandewalle, KLA-Tencor公司ICOS部門高級營銷總監

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