《電子技術應用》
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混合集成技术代际及发展研究
2021年电子技术应用第4期
朱雨生1,施 静2,陈 承1
1.中国电子科技集团公司第四十三研究所 微系统安徽省重点实验室,安徽 合肥230088; 2.陆军炮兵防空兵学院,安徽 合肥230039
摘要: 混合集成技术是一种将零级封装直接组装封装为1~3级封装模块或系统,以满足航空、航天、电子及武器装备对产品体积小、重量轻、功能强、可靠性高、频率宽、精密度高、稳定性好需求的高端封装技术。从20世纪70年代至今,混合集成技术历经了从厚薄膜组装到多芯片组件(MCM)、系统级封装(SiP)、微系统集成等阶段。它始终专注于微观器件与宏观器件的联结,是一种融合设计、材料、工艺、工程、实验的多学科持续创新技术。通过分析研究不同时期混合集成技术的工艺特征、技术要点和典型产品,通过归纳与总结首次提出混合集成技术代际划分,同时根据不同代际的技术特征与趋势,对下一代混合集成技术的发展方向进行预测。
中圖分類號: TN452
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200869
中文引用格式: 朱雨生,施靜,陳承. 混合集成技術代際及發(fā)展研究[J].電子技術應用,2021,47(4):36-45.
英文引用格式: Zhu Yusheng,Shi Jing,Chen Cheng. Research on intergenerational and development of hybrid integration technology[J]. Application of Electronic Technique,2021,47(4):36-45.
Research on intergenerational and development of hybrid integration technology
Zhu Yusheng1,Shi Jing2,Chen Cheng1
1.The 43rd Research Institute of CETC,Anhui Key Laboretory of Microsystems,Hefei 230088,China; 2.Army Artillery Air Defense Academy,Hefei 230039,China
Abstract: Hybrid integration technology is a kind of high-end packaging technology that directly encapsulates zero level devices into 1-3 level modules or systems to meet the requirements of small volume, light weight, strong function, high reliability, wide frequency, high precision and good stability for aerospace, electronic and weapon equipment. Since the 1970s, hybrid integration technology has gone through the stages from thick/thin film assembly to multi chip module(MCM), system level packaging(SIP), micro system integration and so on. It always focuses on the connection between micro-devices and macro-devices, which is a continuous innovation technology of multi-disciplinary integration for design,material,technics,project,experiment. In this paper, by analyzing and studying the process characteristics, key points and typical products of hybrid integration technology in different periods, the development of hybrid integration technology is divided into four generations by induction and summary. Meanwhile, according to the technical characteristics and trends of different generations, it also tries to predict the development direction of the next generation of hybrid integration technology.
Key words : hybrid integrated circuit;hybrid integration technology;thick/thin film;system in package;generations

0 引言

    混合集成電路(HIC)原定義是由半導體集成工藝與厚膜(包括LTCC/HTCC,下同)/薄膜工藝結合而制成的集成電路,按GJB-2438《混合集成電路通用規(guī)范》:“由兩個或兩個以上下列元件的組合,并且其中至少有一個是有源器件:(a)膜集成電路;(b)單片集成電路;(c)半導體分立器件;(d)片式、印刷或淀積在基片上的無源元件?!?sup>[1]混合集成技術即為實現(xiàn)混合集成電路的技術。相對于單片集成電路,它設計靈活,工藝方便,便于快速研制、多品種小批量生產(chǎn);并且其元件參數(shù)范圍寬、精度高、穩(wěn)定性好,可以承受較高電壓和較大功率。但隨著基于硅基TSV技術引發(fā)的3D IC變革、日漸成熟SoC技術領域快速擴張、PCB級產(chǎn)品的組裝密度和可靠性提升、低成本和商業(yè)化消費電子的突飛猛進,混合集成電路傳統(tǒng)優(yōu)勢不斷被挑戰(zhàn),所以混合集成技術也在不斷進步和發(fā)展,已遠超出厚薄膜電路范疇,但也帶來了涵義和內(nèi)容的模糊化。第一、二代混合集成技術已經(jīng)建立從設計、材料、工藝到后續(xù)封裝、試驗、應用等十分完善的技術體系,其典型指標(線寬/線間距、多層層數(shù)、I/O密度)基本穩(wěn)定;而三、四代技術(功能一體化封裝、3D組裝、微納組裝)正在突飛猛進。為了迎合不斷發(fā)展的信息裝備小型化、輕量化、高速化、多功能化的市場需求,混合集成技術也在升級換代,以更好地發(fā)揮靈活、快速、低成本、實用性強的技術優(yōu)勢?;旌霞杉夹g是電子技術的一個分支,工藝技術與產(chǎn)品應用本身具有一體兩面性,所以混合集成的代際發(fā)展與電子科技的五次技術浪潮[2](微電子學、射頻/無線、光電子學、MEMS、量子器件)兩者相輔相成,互相促進形成今天的電子行業(yè)。




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作者信息:

朱雨生1,施  靜2,陳  承1

(1.中國電子科技集團公司第四十三研究所 微系統(tǒng)安徽省重點實驗室,安徽 合肥230088;

2.陸軍炮兵防空兵學院,安徽 合肥230039)

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