芯片堆叠技术在SiP中的应用

2020-02-24 22:18:32 来源: Sophie

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来源：内容来自公众号「SiP系统级封装技术」，作者：李扬，谢谢。

芯片堆叠技术在SiP中应用的非常普遍，通过芯片堆叠可以有效降低SiP基板的面积，缩小封装体积。

目前来看，芯片堆叠的主要形式有四种：金字塔型堆叠，悬臂型堆叠，并排型堆叠，硅通孔TSV型堆叠。

为什么芯片可以进行堆叠呢？这里面我们讲的主要是未经过封装的裸芯片。曾经有用户问我，封装好的芯片可不可以进行堆叠呢？一般来说是不可以的，因为封装好的芯片引脚在下表面直接焊接到基板上，而裸芯片的引脚一般在芯片上表面，通过键合的方式连接到基板。正是由于裸芯片引脚在上方，和基板的连接方式比较灵活，才有了芯片堆叠的可行性，参看下图。

金字塔型堆叠

金字塔型堆叠是指裸芯片按照至下向上从大到小的方式进行堆叠，形状像金字塔一样，故名金字塔型堆叠，这种堆叠对层数没有明确的限制，需要注意的是堆叠的高度会受封装体的厚度限制，以及要考虑到堆叠中芯片的散热问题。金字塔型堆叠参看下图。

悬臂型堆叠

悬臂型堆叠是指裸芯片大小相等，甚至上面的芯片更大的堆叠方式，通常需要在芯片之间插入介质，用于垫高上层芯片，便于下层的键合线出线。这种堆叠对层数也没有明确的限制，同样需要注意的是堆叠的高度会受封装体的厚度限制，以及要考虑到堆叠中芯片的散热问题。悬臂型堆叠参看下图。

并排型堆叠

并排堆叠是指在一颗大的裸芯片上方堆叠多个小的裸芯片，因为上方小的裸芯片内侧无法直接键合到SiP封装基板，所以通常在大的裸芯片上方插入一块硅转接板，小的裸芯片并排堆叠在硅转接板上，通过键合线连接到硅转接板，硅转接板上会进行布线，打孔，将信号连接到硅转接板边沿，然后再通过键合线连接到SiP封装基板。并排型堆叠参看下图。

硅通孔TSV型堆叠

硅通孔TSV型堆叠一般是指将相同的芯片通过硅通孔TSV进行电气连接，这种技术对工艺要求较高，需要对芯片内部的电路和结构有充分的了解，因为毕竟要在芯片上打孔，一不小心就会损坏内部电路。这种堆叠方式在存储领域应用比较广泛，通过同类存储芯片的堆叠提高存储容量。目前也有将不同类芯片通过TSV连接，这类芯片需要专门设计才可以进行堆叠。 TSV型堆叠参看下图。

上面介绍的是SiP设计中四种最基本的芯片堆叠方式。

在实际应用的时候，这几种堆叠方式可以组合起来形成更为复杂的堆叠。另外，还有通过将键合芯片和倒装焊芯片进行堆叠，通过柔性电路折叠的方式对芯片进行堆叠，以及通过POP形式的堆叠等几种，这些芯片堆叠方式在SiP设计中也比较常见。

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金字塔型堆叠

悬臂型堆叠

并排型堆叠

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