倒装芯片避免了额外的封装并提供了像高运行频率、低寄生效应和高I/O密度的优点。该项技术几乎被所有热门的电子产品采用,从寻呼机、手机到MP3播放器和数码相机,但在倒装芯片领域正显现出一些非常有趣的新动向,多种可能的改进即将出现。
首先是倒装芯片的需求增长。由于金丝的成本快速增长,出现了重大的变化。通常移动产品和平台会采用引线键合,在未来将会向3-D和叠层方向发展。一些性能上的原因也促使考虑倒装芯片技术。采用倒装芯片可以更好地缩减芯片尺寸,并且在移动应用中使用的硅正在变得更加紧密(更高的I/O 密度)。飞升的金价使采用引线键合的盈亏点向更低引脚数的方向偏移。移动和手持应用产品通常具有200到700个引脚。而采用倒装芯片的盈亏点在约1000个I/O,也就是大部分计算机和电子游戏机的引脚范围。但现在倒装芯片和引线键合的盈亏点降到了500个I/O。从电路板性能和成本方面来看,200到700脚的应用将会出现极大的转换——从移动产品到手机、数码相机和其他手持电子产品开始。工业界应付金价高涨的方法是采用铜引线或直径更细的引线键合。或者直接采用倒装芯片来取代引线键合。
其次,对倒装芯片球栅阵列(BGA)系统级封装(SiP)这类倒装芯片的需要正在增长。向倒装芯片的持续转换动向,这主要是由金丝的成本造成的,因为从引线键合产品转向倒装芯片需要非常多的工作。很明显这种转换正在进行。
如果比较引线键合与倒装芯片,它们的设计方法差异很大。从45 nm开始的新技术代,很多我们的客户都认为不值得为一种应用保留两种设计方法。如果在最后封装上两种方法的成本差异很小,他们会在版图设计时直接选择倒装芯片互连。虽然在2008或2009年的销售上不会出现大的变化,但在2010年其结果将会很明显。从某种程度上讲,金丝成本的提升加速了这一过程。
然后,出现的另一个趋势与嵌入式芯片技术的增长有关。用于嵌入式的芯片,似乎在未来一两年内与嵌入式器件相关的产品将会成为产量最高的产品,像硅这样的有源器件将会嵌入到手机板和多层基板中。
还有,在未来倒装芯片的凸点需要满足无铅要求,目前有关于倒装芯片的RoHS豁免,因此凸点还不必实现无铅。但豁免条例到2010年即将失效,很多公司并没有将凸点实现无铅化。进行这一转变的公司正在采用铜来取代。随着凸点转向无铅,物料清单也要转向无卤素,这包括目前还没有实现无卤素化的基板材料。向无铅的转变带来了很多难题。例如,凸点制作的成本并不相同,并且封装的可靠性与过去也会有变化。为了与无铅凸点的性能相适应,用做底部填充的材料也要有所变化,因此会带来很多问题。这带动了底部填充料材料、基板等的开发。同时选择哪种无铅焊料成分也是一个大的挑战。
还有一个,是如何制作低成本的倒装芯片用基板。向倒装芯片转换有很多原因,但也需要使其设计合理化。目前使用倒装芯片基板的成本大概是引线键合基板的两倍。为了制作低成本基板,工业界正在寻找有效布线和设计基板上互连的新方法。你不能在基板的顶层布任何信号线,这样就需要多层基板,因此有企业正在尝试在基板的顶层制作更精细的I/O互连这样可以获得充足的布线空间,同时在设计规则范围内保持基板的层数为2到4。这样基板就会接近引线键合基板。这将是未来两年的主要挑战。
当然还有,如何使倒装芯片与3-D集成相结合?
最后是,随着倒装芯片市场的增长,随着通孔集成的持续增加,互连密度和性能都得到了进一步提升,这也带动了对倒装芯片封装的需求,很多IC封装和倒装芯片互连的供应商都对2008年下半年非常乐观, PC市场的需求比上半年要强,所以采用倒装芯片的芯片组合图形卡市场在后半年会有增长。用于电子游戏机和持续增长的数字电视的倒装芯片基板订单也将在后半年持续增长。用于高端手机和PDA的倒装芯片CSP订单比其他应用更强劲。在第二季度采用BT基板的FPGA器件出现了增长,并且会在后半年保持增长。所有这些增长都推动了倒装芯片市场。在过去的两年中,工业界都未曾见过封装基板市场出现过这样的增长,这样将会出现供应紧张并保持价格稳定。
倒装芯片如此的受欢迎,许多芯片厂商转向倒装芯片的生产,还有许多芯片设计企业和芯片解密(单片机解密)企业也开始关注倒装芯片,相信不久的将来,倒装芯片产业链将形成。