封装技术协同演进，Chiplet 推动先进封装 发展。
封装是芯片与 PCB 之间信息传递的桥梁。芯片加工完成后，芯片在空气中与各 种杂质接触从而对芯片上的电路产生腐蚀，进而使芯片的电气性能下降，甚至损 坏，而经过封装处理后的裸芯片便于装配及运输，因此封装具有把芯片的信号引 出到 PCB、散热及保护芯片等作用。从应用层面上来说，封装是芯片与 PCB 之 间信息传递的桥梁。 芯片的集成化、高速化驱动封装技术发展，带动 I/O 数量高密度化。随着集成电 路的快速发展，芯片尺寸越来越大，集成度和功能密度越来越高，工作频率越来 越快，封装作为芯片与 PCB 之间信息传递的桥梁，需要通过缩小节距来减少信 号延迟，通过增加 I/O（接入/接出）数量和引脚数量来增加信号带宽，即 I/O 的 高密度化。同时，封装也要适应便携式消费电子设备所带来的小型化趋势，IC功耗增大带来的高发热环境，以及可靠性、环保等要求。
封装技术从传统走向先进。半导体封测技术发展可分为 5 个阶段：1）第一阶段： 20 世纪 70 年代前，封装形式为直插型封装，代表技术为双列直插封装（DIP）； 2）第二阶段：出现于 20 世纪 80 年代以后，主要以表面贴装技术的衍生和针栅 列阵封装为主；3）第三阶段：进入 20 世纪 90 年代后，开始出现球栅阵列封装 （BGA）、芯片级封装（CSP）、倒装封装（FC）等；4）第四阶段：20 世纪末 开始，封装技术从二维封装向三维封装发展，出现了系统级封装（SiP）、凸点制 作（Bumping）、多芯片组封装（MCM）等技术。5）第五阶段：21 世纪前十年 开始出现硅通孔（TSV）、扇出型集成电路封装（Fan-Out）、三维立体封装（3D） 等。
先进封装为集成电路发展的破局之选。封装技术的发展史是芯片性能不断提高、 系统不断小型化的历史。但随着集成电路的发展，根据《先进封装技术的发展与 机遇》（曹立强），“存储墙”、“面积墙”、“功耗墙”、“功能墙”成为制约发展的 四大瓶颈： 1）存储墙：1996 年至 2020 年，处理器的计算算力每两年增长 3.1 倍，而存储 带宽每两年仅增长 1.4 倍，速递远落后于处理器，业界提出近存计算这一基于先 进封装的技术途径，通过超短互联技术实现存储器和处理器之间的数据近距离搬 运。 2）面积墙：当芯片制程相同时，通过增大芯片面积可以集成更多的晶体管数量， 从而提升芯片的性能，然而，芯片尺寸受限于光刻机的光罩极限；虽可用连接技 术推出大型芯片，突破光照面积，但成本极高，因此通过先进封装技术集成多颗 芯片是突破“面积墙”的低成本主流方案。 3）功耗墙：芯片算力越强，功率越高，2024 年单个 GPU 的热设计功耗将突破 千瓦级，由多个 GPU 芯片和高带宽存储器（High Bandwidth Memory， HBM） 阵列组成的系统，热设计功耗可能突破万瓦级，因此迫切需要采用更先进的冷却 技术。 4）功能墙：在一个单一的芯片或衬底上可以集成的功能是有限的，可通过多芯 片异质集成技术，将传感、存储、计算、通信等不同功能的元器件集成在一起。
先进封装涵盖多种技术，共同演绎。目前，带有倒装芯片（FC）结构的封装、 晶圆级封装（WLP）、扇出型封装（Fan-out）、系统级封装（SiP）、2.5D 封装、 3D 封装等均被认为属于先进封装范畴，这些先进封装大量使用 RDL、Bumping、 TSV 等基础工艺技术，不同技术之前也存在发展阶段的递进，可根据需求选择 不同的解决方案，同时各项技术之间也具有融合的可能。互联技术为半导体封装 提供了电性连接的实现手段，水平方向主要有 RDL，垂直方向上主要有 TSV、 凸点/微凸点、混合键合等互联技术，技术之间存在相结合的可能，适配芯片设 计的复杂性。
晶圆级封装（WLP）：晶圆级封装技术采用批量生产工艺制造技术，可以将封装 尺寸减小至 IC 芯片的尺寸，生产成本大幅下降，并且把封装与芯片制造融为一 体。一般来说，IC 芯片与外部电气连接是金属引线以键合的方式把芯片上的 I/O （输入/输出端口）连接至封装载体并经封装引脚来实现的。随着芯片的缩小及 继承规模的扩大，I/O 间距不断减小，当 I/O 间距减少到 70μm 以下时，引线键 合就不再适用，晶圆级封装技术应运而生，利用薄膜在分布工艺，使 I/O 可以分 布在IC芯片的整个表面而不仅仅局限于IC芯片的周边区域，成功解决了高密度、 细间距 I/O 芯片的电气互联问题。 扇出型封装（Fan-out）：晶圆级封装主要分为扇入（Fan-in）型和扇出型两种。 扇入型主要用于 I/O 较少的芯片，随着技术进步，芯片集成度提高，I/O 数急剧 增加， 扇入型封装已不能满足芯片面积内多层互联和密集凸点布局的需求，扇 出型封装应运而生。扇出型封装采用圆片重构增加芯片面积，然后应用晶圆级工 艺完成多层互联和凸点形成，最终切割得到可与外部互联的封装体。
倒装（Flip-Chip，FC）结构：常规芯片封装流程中包括贴装、引线键合两个关 键的供需，而 FC 则合二为一，直接通过芯片上呈阵列排布的凸点来实现芯片与 封装衬底的互联，由于芯片是倒扣在封装衬底上的，与常规芯片放置相反，故称 为倒装片。目前，FC 技术较为广泛的应用 Bump 互联技术。 2.5D /3D 封装：2.5D 封装和 3D 封装是高密度封装技术的两种不同形式，前者利用中介层实现芯片的平面展开和互联，后者实现芯片的真正垂直堆叠与互联， 皆为提高系统集成度的重要技术手段。
系统级封装（SiP）：是指将多个半导体芯片或无源元件集成于一个封装内，形 成一个功能性器件。它其实是在系统级芯片（SoC）的基础上发展起来的一种新 技术。SiP 封装提供最优化的功能、价格、尺寸，缩短了上市周期，系统封装可 以实现较高的性能密度、集成较大值的无源元件，是最有效的使用芯片组合。它 可以大大减少开发时间和节约成本，具有明显的灵活性和适应性。
封装技术在不同应用领域的优化方向主要是在集成度、成本、性能、可靠性等 方面进行平衡与选择，如： 1) 移动终端(手机、平板等)：要求小尺寸、低功耗和低成本。可以使用较为成 熟的扇出封装技术，采用低温共烧陶瓷基板实现高密度布线，并使用更低 成本的有机基板，这可以实现较高的集成度与性能，同时控制尺寸与成本。 也可选择 3D 封装等更高级技术提高集成度。 2) 高性能计算(服务器、数据中心等)：要求高速、高带宽和高可靠。可以使用 高速扇出封装技术，采用高频有机基板和先进互联技术(微波互联)，并选择 3D 封装等技术实现极高集成度。也可采用光互联技术进一步提速。高性能计算设备对封装技术的要求最高，但成本也更高。 3) 汽车电子：要求高可靠、抗振动与抗高低温。需要使用结构更加稳定可靠 的扇出封装和 3D 封装技术，选择更加耐热和防振动的基板材料，并采用更 高可靠度的焊料与互联技术，这些要求会导致成本上升，但可靠性得到保 证。 需要选择不同的封装技术与工艺来满足不同的应用需求，实现性能、成本与可靠 性的最佳平衡。
