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光电子集成芯片与3D堆叠封装技术应用分析及合明科技3D堆叠芯片清洗剂介绍

光电子集成芯片(PIC)与3D堆叠封装技术的结合,是解决数据中心、人工智能等高算力需求领域数据传输瓶颈的关键创新。它将光的高速传输与三维集成的高密度互连融为一体,显著提升了系统性能。

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下面这个表格概括了该技术在一些关键应用中的核心成效。

技术指标实际应用成效代表案例 / 技术方案
传输带宽与密度实现单片2 Tb/s的超高互连带宽,以及5.3 Tb/s/mm²的极高带宽密度。国内首款2Tb/s 3D集成硅光芯粒;康奈尔大学基于微盘调制器的3D集成芯片。
能源效率端到端能耗可低至120 fJ/bit 量级,远超传统铜互连能效。采用垂直pn结等高效调制器设计,并优化光源耦合结构。
集成规模与互联实现80通道的并行光互连系统,芯片尺寸仅0.32 mm²。电子芯片与光子芯片通过高密度铜柱凸点(间距小至25μm)实现2034个互联点。台积电的紧凑型通用光子引擎(COUPE)采用EIC-on-PIC的3D堆叠方案。
热管理挑战3D堆叠后,光子芯片(如环形调制器)的热调谐效率可能下降超过43%,热串扰增加超过44%。比利时imec团队通过增加微凸块(μbumps)与光子器件的间距、减小互连线宽来缓解热影响。

核心技术挑战与应对策略

尽管成效显著,该技术在走向大规模应用的过程中仍需应对几个核心挑战:

  • 热管理是最大瓶颈:如表格所示,3D堆叠后,上方电子芯片产生的热量会严重影响下层对温度极其敏感的光子器件(如调制器、滤波器)。这不仅增加了热稳定所需的功耗,更可能导致光信号波长漂移,影响系统稳定性。

    • 解决方案:除了表格中提到的设计优化,业界也在积极开发热膨胀系数(CTE)匹配的新型封装材料和更精细的热管理策略

  • 制造精度与一致性要求极高:光子器件的性能(如光栅耦合器的峰值波长)对制造尺寸的纳米级变化极为敏感。例如,线宽每变化1纳米,就可能导致器件波长偏移0.5-2纳米

    • 解决方案:台积电等领先厂商通过先进的工艺控制,将晶圆内关键尺寸的变化控制在2nm(3σ) 以内,并建立包含自动化测试和可靠性验证的完整平台

  • 技术路径呈现多元化:目前存在多种集成方案,各有优劣。

    • 台积电的COUPE方案:采用EIC-on-PIC(电子芯片堆叠在光子芯片上)的3D集成,致力于打造标准化平台

    • 康奈尔大学的方案:展示了基于微盘谐振器和光频梳光源的路径,追求极高的带宽密度和能效

    • 可重写光子电路:华盛顿大学的研究展示了在相变材料薄膜上直写电路的技术,为快速原型设计和可重构光网络提供了新思路

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 总结与展望

总体而言,光电子集成芯片与3D堆叠封装技术的结合已经展现出颠覆性的潜力,正沿着更高带宽、更低功耗、更紧密集成的路径发展。未来的趋势将聚焦于:

  1. 光电协同设计:从系统层面统一优化光子和电子部分的设计与封装

  2. 新材料与新结构:探索氮化硅、相变材料等以降低损耗和功耗。

  3. 异构集成:通过如微转移印刷等新技术,将不同材料体系(如III-V族激光器与硅光路)高效集成,实现“全光互连”的最终目标

希望以上分析对你有所帮助。

光电子集成芯片与3D堆叠封装清洗-合明科技芯片封装前锡膏助焊剂清洗剂介绍:

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。

合明科技致力于为SMT电子表面贴装清洗、功率电子器件清洗及先进封装清洗提供高品质、高技术、高价值的产品和服务。合明科技 (13691709838)Unibright 是一家集研发、生产、销售为一体的国家高新技术、专精特新企业,具有二十多年的水基清洗工艺解决方案服务经验,掌握电子制程环保水基清洗核心技术。水基技术产品覆盖从半导体芯片封测到 PCBA 组件终端的清洗应用。是IPC-CH-65B CN《清洗指导》标准的单位。合明科技全系列产品均为自主研发,具有深厚的技术开发能力,拥有五十多项知识产权、专利,是国内为数不多拥有完整的电子制程清洗产品链的公司。合明科技致力成为芯片、电子精密清洗剂的领先者。以国内自有品牌,以完善的服务体系,高效的经营管理机制、雄厚的技术研发实力和产品价格优势,为国内企业、机构提供更好的技术服务和更优质的产品。合明科技的定位不仅是精湛技术产品的提供商,另外更具价值的是能为客户提供可行的材料、工艺、设备综合解决方案,为客户解决各类高端精密电子、芯片封装制程清洗中的难题,理顺工艺,提高良率,成为客户可靠的帮手。

合明科技凭借精湛的产品技术水平受邀成为国际电子工业连接协会技术组主席单位,编写全球首部中文版《清洗指导》IPC标准(标准编号:IPC-CH-65B CN)(“Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies”),IPC标准是全球电子行业优先选用标准,是集成电路材料产业技术创新联盟会员成员。

主营产品包括:集成电路与先进封装清洗材料、电子焊接助焊剂、电子环保清洗设备、电子辅料等。

半导体技术应用节点:FlipChip ;2D/2.5D/3D堆叠集成;COB绑定前清洗;晶圆级封装;高密度SIP焊后清洗;功率电子清洗。

 


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