【芯片封测学习专栏 -- Substrate | RDL Interposer | Si Interposer | 嵌入式硅桥（EMIB）详细介绍】

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Overview

本文将会介绍芯片封装中的 Substrate（衬底或基板）， RDL Interposer 技术 ，硅中介层（Si Interposer）及嵌入式硅桥（EMIB）。

芯片封装技术是现代集成电路发展的核心之一，它负责实现芯片与外部世界的电气互联与机械支持。其中，Substrate（衬底或基板） 、RDL Interposer（重布线层中介层） 、**硅中介层（Si Interposer）和 嵌入式硅桥（EMIB）**是多种先进封装方法中的关键技术，它们能够满足高性能、低功耗和小型化的需求。以下详细介绍这些技术，并辅以实例解析。

Substrate（衬底或基板）

Substrate 定义

衬底（或基板）是芯片封装中用于实现芯片与封装整体连接的介质。它位于芯片与封装载板之间，提供机械支持，同时将芯片的输入/输出信号分布到整个封装系统。现代基板通常采用有机材料、陶瓷材料或金属-陶瓷复合材料制造。

Substrate 特点与作用

1. 电气功能 ：通过多层布线实现信号分配和电源供电。

2. 机械功能 ：支撑芯片，提供结构完整性。

3. 热管理 ：帮助芯片散热以维持正常工作。

4. 适配性 ：支持微细线宽/线距，适用于更高I/O密度的芯片。

Substrate 实例

• ABF（Ajinomoto Build-up Film）基板 ：用于高性能服务器和图形处理单元（GPU）的封装，以其低热膨胀系数和优异的加工能力广受欢迎。

• BT（Bismaleimide Triazine Resin）基板 ：广泛应用于中低端电子产品，成本低但性能有限。

RDL Interposer（重布线层中介层）

RDL Interposer 定义

RDL Interposer 是一种通过重新布线金属层 实现芯片间互联 的封装技术。它通常通过在晶圆级封装中构建多层布线金属，实现不同芯片之间的信号传输。

RDL Interposer 特点与作用

1. 小型化与集成化 ：可通过局部优化的布线，减少封装尺寸。

2. 高性能 ：金属布线支持更高的信号传输速度和I/O密度。

3. 柔性应用 ：能够适应异构集成需求。

RDL Interposer 实例

• TSMC的 InFO（Integrated Fan-Out）封装 ：广泛应用于高端智能手机芯片，例如苹果A系列芯片。

• 三星的 e-PLP（enhanced Panel Level Packaging） ：通过RDL技术实现更低的封装厚度与成本。

硅中介层（Si Interposer）

Si Interposer 定义

硅中介层是一种基于硅材料的中介层，用于在多芯片系统中实现高密度的互联。硅中介层通过 TSV（硅通孔）技术在硅片中制造垂直导电通道，从而实现三维封装。

Si Interposer 特点与作用

1. 超高互连密度 ：支持非常精细的布线（通常为几微米）。

2. 电气性能优越 ：降低了寄生效应（如寄生电容和电感）对信号传输的影响。

3. 热管理增强 ：硅具有较好的热导率，有助于芯片散热。

Si Interposer 实例

• AMD Radeon GPU 的高带宽显存（HBM）封装 ：通过硅中介层实现HBM堆叠与计算芯片的高效连接。

• Xilinx的Virtex UltraScale+ FPGA ：采用硅中介层技术实现高性能多芯片封装。

嵌入式硅桥（EMIB）

EMIB 定义

嵌入式硅桥（Embedded Multi-die Interconnect Bridge, EMIB）是一种由英特尔开发的先进封装技术，通过在有机封装基板中嵌入一小片硅桥实现芯片互连。

EMIB 特点与作用

1. 成本优势 ：相比硅中介层，EMIB采用部分硅材料，大幅降低了生产成本。

2. 互联性能 ：实现高带宽和低延迟的芯片通信。

3. 设计灵活性 ：支持不同芯片尺寸和材料的异构集成。

EMIB 实例

• Intel Kaby Lake-G处理器 ：采用EMIB技术整合了CPU和AMD GPU。

• Intel Ponte Vecchio GPU ：通过EMIB实现多计算单元与HBM显存之间的连接。

总结

技术	优势	适用场景	实例
Substrate	提供芯片与系统之间的机械支持与电气连接	普通IC封装	ABF基板（高性能产品）
RDL Interposer	通过多层重布线实现高密度互联	智能手机、高性能计算封装	TSMC InFO
硅中介层	高互联密度，支持3D集成	高带宽应用，高性能芯片集成	AMD HBM封装
EMIB	高效、低成本芯片互联	异构计算，模块化集成	Intel Kaby Lake-G，Ponte Vecchio

上述技术的发展紧密服务于现代计算需求，包括数据中心、人工智能以及消费电子的快速进步。