来源：芯研科技

2023年12月16-17日，“第一届集成芯片和芯粒大会”在上海举办。武创芯研科技(武汉)有限公司参会参展，首席科学家刘胜院士作为嘉宾出席会议并发表主题演讲：《DfX:集成电路先进封装与集成》。

大会概览

第一届集成芯片和芯粒大会由复旦大学和中国科学院计算技术研究所主办，以“共建集成芯片前沿技术”为主题，结合当下高端芯片的自主困境，针对集成芯片和芯粒技术领域的工艺、设计、架构、标准和EDA问题展开专题讨论，为构建集成芯片的关键共性技术和可持续发展生态添砖加瓦。本次大会汇聚相关领域的知名学者与业界专家，就前沿技术集思广益，共谋未来。

专家风采

主论坛开幕式上，首席科学家刘胜院士发表“DfX:集成电路先进封装与集成”的主题演讲，演讲报告指出，EDA、设备和材料是我国半导体产业亟待突破的三大领域，研究表明针对先进封装异质异构集成提出的协同设计与建模仿真是提升良率、优化工艺窗口的重要技术手段。

图源公众号“集成芯片与系统全国重点实验室”

芯研展台

在展台上，针对异质异构先进封装，芯研科技给出的一站式技术服务方案吸引了大量参会代表，大家对芯研科技的技术服务内容表现出极大的兴趣和热情。芯研科技总经理张适、副总经理王诗兆也在现场与观众和客户进行了热烈的交流。他们详细解答了观众对于芯研科技技术服务的能力和公司发展的各种问题，同时也积极收集了客户对于异质异构先进封装技术服务的需求和建议。这种开放、互动的交流方式，不仅增进了芯研科技与客户的联系，也使公司更好地了解了市场需求和行业动态。

芯研科技解决方案

近年来，摩尔定律的发展速度逐渐放缓，意味着我们不能依靠摩尔定律来持续提升集成电路的性能。然而，与此同时，随着信息社会的快速发展，人们对高性能和高效能电子产品的需求仍在不断增加。因此，为了满足这些需求，异质异构先进封装成为一种被广泛关注的解决方案。异质异构先进封装指的是将不同材料和不同功能的元器件集成在同一芯片封装中，以实现功能的升级和优化。这种封装技术可以将高性能处理器、存储芯片、传感器、通信模块等元件有机地结合起来，提供更高的集成度和更优秀的系统性能。异质异构先进封装技术的出现使得集成电路设计更加灵活多样化。通过将不同功能的元件进行组合，可以根据应用需求进行定制和优化设计，从而提供更加个性化的解决方案。

然而，异质异构先进封装技术目前还面临着一些挑战。刘胜院士在大会报告中指出，具体为以下四个方面的挑战：

1）材料-结构-制程-可靠性一体化协同设计；2）新型材料和器件的可测性；3）极端应用条件；4）工艺库、材料库、元件库及架构缺失。

针对以上挑战，芯研科技汇聚国内顶尖科研力量，开发出了自主封装工艺及可靠性CAE软件、芯片封装工艺可靠性模型以及材料本构数据库，助力国产芯片产业的发展。

01自主封装工艺及可靠性CAE软件

针对异质异构先进封装，工艺及其可靠性分析是一项复杂的任务。这涉及多场多尺度模拟，通常需要使用多个软件进行联合仿真。由于这些软件大多是异地开发，且不同厂商间的软件存在互不兼容的情况，导致了工程师在使用过程中面临着复杂的接口配置和数据转换问题。更严重的是，这些软件的算法和模型往往不够精确和适用，无法准确预测和分析异质异构封装的可靠性问题，限制了封装工艺的研发和优化。

为了突破这一瓶颈，自主开发异质异构封装可靠性仿真软件成为当务之急。该软件应当具备以下几个关键特点：首先，要有统一的平台和界面，便于工程师使用和集成到工艺设计流程中；其次，要能够准确建立异质异构封装的物理模型；最后，要基于最新的封装技术和国际标准，以确保软件持续更新和适用于不同的封装工艺。芯研科技针对异质异构先进封装，开发了封装结构快速映射、材料本构定向跟随，以及专有场景高效计算的软件，从热-电-力耦合的基本原理出发，结合半导体制造工艺及可靠性的特性，建立对应的模型，提供热分析、力分析、电磁分析以及跨尺度多场耦合分析，定制芯片制造工艺如沉积、刻蚀、化学机械抛光植球、裂片等模型，同时包括芯片封装工艺及可靠性验证，如基板、键合、减薄、填充、固化等工艺模型。针对异质异构先进封装的封装结构快速映射是一项重要的技术。这种技术可以帮助我们快速确定适合异质异构封装的结构，从而提高封装的效率和可靠性。此外，材料本构定向跟随也是关键的一环。通过定向跟随，我们可以有效地控制材料在封装过程中的变形和应力分布，从而提高封装的可靠性。同时，我们也需要一种专有场景高效计算软件来处理针对异质异构先进封装的仿真。这种软件应能够快速而准确地模拟多个场景，以便我们可以更好地了解封装的性能和可靠性。

通过该软件，工程师们将能够更加高效地进行封装工艺的设计和优化，封装件之间的热机械应力分布将更加均衡，从而提高产品的可靠性和稳定性。此外，该软件还能够帮助工程师在封装设计之初就预测和解决潜在的可靠性问题，从而减少后期的修改和改进工作，提高生产效率和产品质量。

02工艺及可靠性仿真

针对异质异构先进封装的工艺复杂性，试错迭代成本的增大以及工艺模型缺失的问题，迫切需要开发工艺及可靠性仿真模型。由于异质异构先进封装具有复杂的工艺流程，尤其在材料选择、布局设计和工艺参数等方面存在很多不确定性，因此常需要实施大量的试错迭代和多次的工艺优化。这不仅耗费时间和资源，还对生产进度和产品质量带来一定的影响。因此，我们亟需建立一种高度精确的工艺仿真模型，通过对各种材料特性、物理效应以及封装工艺参数进行精细建模，以更好地模拟和解析异质异构封装的工艺过程和可靠性分析。芯研科技在前道芯片设计及后道芯片封装中通过基于Co-Design的仿真计算，为器件功能的实现提供解决方案。提供完备的芯片制造-封装工艺及可靠性仿真服务、涵盖层压板、打线类、倒装类和系统级封装仿真设计，包括扇出封装(FO)、Chiplet集成封装和先进的三维系统级封装(SiP)。通过开发工艺及其可靠性仿真模型，我们将能够更好地优化异质异构封装的工艺流程，并提前发现潜在的风险和问题。

03仪器测试平台与半导体材料数据库

异质异构封装将不同材料集成在一起，传统的测试平台和数据库已经无法满足对其性能和可靠性的全面测试验证需求。不同材料的组合带来了新的测试挑战，需要更先进的测试平台和数据库来确保产品质量。在现有的测试设备无法满足需求的情况下，研发出新的测试平台和数据库成为当前迫切需要解决的问题。芯研科技积极探索新的测试方法和工具。提供全面的材料表征手段应对从样品制备、表面到基材、从主成分到微量元素的分析需求，为先进芯片新材料研发、电子制造等前沿研究提供材料研究-表征-制备-测试-加工等综合技术服务。

除了测试设备的创新，建立全面、准确的测试数据库也是异质异构先进封装技术发展的重要一环。通过按照严格的标准和规范对材料和组件进行测试，并将测试结果存储到数据库中，可为未来的设计工作提供有力的参考。这样的数据库将成为设计师们进行仿真和优化的重要依据，有助于提高产品质量和推动封装技术的进一步发展。芯研科技建立的芯片制造-封测材料数据库提供先进芯片制造-封装工艺热分析、力分析、电磁分析以及跨尺度多场耦合仿真所需的基础(本构)数据服务。

尾声

行业齐聚，共促技术发展。本次大会为期2天，来自全国各地专家学者和企业代表共同探讨集成芯片前沿技术。作为一家集工业软件、芯片封装工艺可靠性模型以及材料本构数据库开发为一体的新型研发机构，芯研科技一直以“以创新和合作为驱动力，旨在助力客户实现技术突破、持续发展”为使命，致力于“成为一流的工艺及可靠性模型开发平台”。通过坚持不懈的努力和勇于创新，芯研科技已经取得了许多科研成果。在未来，芯研科技将继续为行业解决更多难突破的问题。

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