2.5D/3D封裝技術升級，拉高AI芯片性能天花板
一直以來，提升芯片性能主要依靠先進制程的突破。但現在，人工智能對算力的需求，將芯片封裝技術的重要性提升至前所未有的高度。為了提升AI芯片的集成度和性能，高級封裝技術如2.5D/3D封裝和Chiplet等得到了廣泛應用。
根據研究機構的調研，到2028年，2.5D及3D封裝將成為僅次于晶圓級封裝的第二大先進封裝形式。這一技術不僅能夠提高芯片的性能和集成度，還能有效降低功耗，為AI和高性能計算等領域提供強有力的支持。
什么是2.5D和3D封裝？2.5D封裝是一種先進的異構芯片封裝技術，它結合了2D（平面）和3D（立體）封裝的特點，實現了多個芯片的高密度線路連接并集成為一個封裝。
2.5D封裝技術的關鍵在于中介層，它充當了多個芯片之間的橋梁，提供了高速通信接口。中介層可以是硅轉接板（Si Interposer）、玻璃轉接板或其他類型的材質。在硅轉接板上，穿越中介層的過孔被稱為TSV（Through Silicon Via，硅通孔），而在玻璃轉接板上則稱為TGV。
芯片不是直接安裝在電路板上，而是先安裝在中介層上。這些芯片通常使用MicroBump技術或其他先進的連接技術連接到中介層。中介層的表面使用重新分布層（RDL）進行布線互連，以實現芯片之間的電氣連接。
優勢方面，2.5D封裝允許在有限的空間內集成更多的引腳，提高了芯片的集成度和性能；芯片之間的直接連接減少了信號傳輸的路徑長度，降低了信號延遲和功耗；由于芯片之間的緊密連接和中介層的優化設計，2.5D封裝通常具有更好的散熱性能；2.5D封裝支持高速數據傳輸，滿足對高性能計算和網絡設備的需求。
3D封裝技術又稱為三維集成電路封裝技術，是一種先進的半導體封裝方法，它允許多個芯片在垂直方向上堆疊在一起，以提供更高的性能、更小的封裝尺寸和更低的能耗。
3D封裝技術的核心在于將多個芯片在垂直方向上堆疊，而不是傳統的2D封裝中芯片平面排列的方式。這種堆疊方式有助于減小封裝面積，提高電子元件之間的連接性能，并縮短信號傳輸距離。
由于芯片之間的垂直堆疊，3D封裝技術能夠減少信號傳輸的延遲，提高數據傳輸的帶寬，從而顯著提升系統的整體性能。在單位體積內，3D封裝可以集成更多的芯片和功能，實現大容量和高密度的封裝。較短的信號傳輸距離和優化的供電及散熱設計使得3D封裝技術能夠降低系統的功耗。3D封裝技術可以集成不同工藝、不同功能的芯片，實現多功能、高效能的封裝。
除了臺積電、英特爾、三星等廠商之外，中國大陸封測企業也在高性能先進封裝領域積極布局。近年來，隨著AI技術的快速發展和應用需求的不斷增加，AI芯片先進封裝技術取得了顯著進展。國內外廠商紛紛加大研發投入，推出了一系列具有創新性的封裝解決方案。如，臺積電的CoWoS與SoIC 技術，英特爾的EMIB技術，長電科技的XDFOI封裝技術等。
隨著AI技術的不斷發展和應用需求的持續增長，AI芯片先進封裝技術將面臨廣闊的市場前景。可以預見，未來AI芯片先進封裝技術將會繼續向更高集成度、更低功耗和更低成本的方向發展。同時，隨著新技術的不斷涌現，該技術也將會不斷有新的突破和創新。
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