《電子技術應用》
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混合集成技術代際及發展研究
2021年電子技術應用第4期
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
摘要: 混合集成技術是一種將零級封裝直接組裝封裝為1~3級封裝模塊或系統,以滿足航空、航天、電子及武器裝備對產品體積小、重量輕、功能強、可靠性高、頻率寬、精密度高、穩定性好需求的高端封裝技術。從20世紀70年代至今,混合集成技術歷經了從厚薄膜組裝到多芯片組件(MCM)、系統級封裝(SiP)、微系統集成等階段。它始終專注于微觀器件與宏觀器件的聯結,是一種融合設計、材料、工藝、工程、實驗的多學科持續創新技術。通過分析研究不同時期混合集成技術的工藝特征、技術要點和典型產品,通過歸納與總結首次提出混合集成技術代際劃分,同時根據不同代際的技術特征與趨勢,對下一代混合集成技術的發展方向進行預測。
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。”[1]混合集成技術即為實現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;并且其元件參數范圍寬、精度高、穩定性好,可以承受較高電壓和較大功率。但隨著基于硅基TSV技術引發的3D IC變革、日漸成熟SoC技術領域快速擴張、PCB級產品的組裝密度和可靠性提升、低成本和商業化消費電子的突飛猛進,混合集成電路傳統優勢不斷被挑戰,所以混合集成技術也在不斷進步和發展,已遠超出厚薄膜電路范疇,但也帶來了涵義和內容的模糊化。第一、二代混合集成技術已經建立從設計、材料、工藝到后續封裝、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、I/O密度)基本穩定;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,以更好地發揮靈活、快速、低成本、實用性強的技術優勢。混合集成技術是電子技術的一個分支,工藝技術與產品應用本身具有一體兩面性,所以混合集成的代際發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。




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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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