电子产品世界

越来越大的中介体成本上升，激发了对面板级制造的新兴趣，而多年来由于芯片行业为改变格式所需的巨大集体努力，这一过程一直拖沓。

多家公司正在开发自己的工艺，尽管目前尚无商业生产。而一个由日本Resonac领导的新财团Joint3正寻求加快这些努力。

目前尚不清楚这场事件最终将如何发展。这种转变的规模令人望而生畏。制造更大尺寸的中间体需要新设备和工艺，这些中间体的线间距比现有基材工艺更细，所有这些都需要微调，以确保足够的良率以支持这些投资。

UMC高级套件主管Pax Wang表示：“需要大量生产太阳能板或有机中介器，将需要完全不同的自动物料搬运系统（AMHS）和洁净室配置。”“这个新配置必须能够整合两者硅从圆切开始的芯片和面板处理工艺硅通过将晶圆组装到带有有机中介体的面板上，将晶圆变成单个芯片。”

即使这真的成真，也不会一夜之间发生变化。制造设备仍需开发以适应大型矩形格式，面板尺寸也需标准化。SEMI智能制造负责人Anshu Bahadur指出：“某些设备存在尺寸限制。”

尽管如此，经济激励正在增长。中介体在许多应用中变得越来越大、更重要且成本更高，而降低成本的最佳方法之一是从晶圆转向大型矩形面板。这也是Joint3会员人数增长的原因。

Joint3的计划是开发一条新的试点线，参与者可以用来调整流程，然后将其转移到生产线。这使得参与公司能够利用已有的设备来制造基材。“全球有研究院，但有些专注于前端，有些专注于晶圆工艺，还有一些专注于玻璃，”Resonac电子业务总部执行董事安部秀典表示。“但没有哪个机构推动大型面板级中介器项目。”

圆周
过去几年发生的变化是多芯片组件的快速采用，尤其是在人工智能数据中心。芯片和中间层体积越来越大，成本和良率问题也随之增加。高性能芯片在先进工艺节点开发时，这已经够难了，尽管考虑到最大十字线尺寸限制，难度更低。但介质器通常比芯片大好几倍，成本更复杂。

幸运的是，并非所有介质体都必须是硅基的。无源介位器没有主动电路，因此不依赖前沿的特性硅就像芯片那样处理。这为替代且成本较低的介质材料提供了可能因性能不佳而无法应用于芯片的材料。有机面板和玻璃都被考虑用作中间介材。

面板从一个任意形状的矩形核心开始。没有圆形边缘可以浪费。所有材料都能得到有效利用。硅相比之下，晶圆是因为形状的缘故才是圆形的硅锭子被培养并切割。圆形形状也有助于腔室内均匀处理，但这也带来了代价。

有机面板则完全不同，遵循印刷电路板（PCB）的一般格式，尽管其线/空间（L/S）尺寸远大于PCB的尺寸。封装基板更贴合，因为它们需要更紧密的尺寸——低至10μm L/S——而PCB工具的L/S能力远大于PCB。

前沿介质体将尺寸降低到1μm L/S，低于基板上可能的尺寸。为了实现这些尺寸，还需要进一步的工艺开发。

但过去，规模的灵活性也曾阻碍过采用。问题的一部分在于目前还没有标准。“设备公司一直说，'由于没有面板尺寸的标准，很难预测客户在制造设备方面的发展方向，'”SEMI制造合作高级总监Mark da Silva说。

潜在客户也会在没有继续推进的情况下表达支持。“有接受挑战，”SEMI的巴哈杜尔说。“虽然有人吹捧面板是下一个大趋势，但最终用户并未接受它们。虽然大家似乎都对面板制造的到来感到兴奋，但他们愿意使用它吗？我没见过。”

虽然理论上面板可以是任意尺寸，但设备设计需要对待处理面板尺寸的假设。有些公司谈论边长达600或700毫米的面板，但这类项目正在各个公司内部发展，行业尚未接受这些尺寸。

“有人说有600×600mm的^两块板可以工作，但没有板材开发套件，”巴哈杜尔说。“所以有各种因素阻碍了面板的开发。”

另一个问题是缺乏处理这些面板的设备。“你需要相当于FOUP（前开式统一舱）的设备，”达席尔瓦说。“你需要能承受那个面板尺寸的机器人。”

由于这种不确定性，设备制造商不愿投入生产设备，没有设备就没有生产面板。这有点像先有鸡还是先有蛋的问题。

迈向完整的生产流程
除了面板尺寸外，还需要完整的生产流程。许多孤立项目专注于工艺的不同环节，如平版印刷、沉积、蚀刻和清洗，但将大型面板推向生产则需要更多努力。例如，日本政府资助了一个早期项目Joint2，该项目开发了独立的工艺步骤，但未完成完整的流程。

继Joint2之后，Joint3也随之而来。值得注意的是，这个由27个参与者组成的联盟并非政府资助。大多数（但非全部）是日本公司，而大多数非日本公司则是全球知名的名字。

加入联盟的公司名单展示了实现有机面板级中介体涉及多少要素。Brewer Science首席商务官Poupak Khodabandeh表示：“随着器件复杂性和体积的增加，基于晶圆的介质体面临产率和成本挑战。”面板级制造实现了更高的吞吐量、更低的每个中介单元成本以及对人工智能、高性能计算（HPC）及先进消费应用的可扩展性。”

Brewer Science的工作将涉及前后端需求，以及先进的高分子化学。“随着原型板生产计划于2026年启动，Joint3是协作加速新包装架构、推动行业前进的绝佳范例，”Khodabendeh表示。

与此同时，Lam Research将为高带宽内存、AI CPU和GPU提供沉积和蚀刻服务。“加入Joint3联盟使我们能够帮助推动先进基底技术进入新时代，”一位公司发言人表示。

“芯片封装的新突破对于实现复杂人工智能的性能、能源效率和制造性提升至关重要硅“面板级中介器封装有望成为一种经济且适应性强的平台，”Steve Pytel表示，副Ansys（现为Synopsys一部分）产品管理总裁。“访问Synopsys的多物理仿真、设计验证和虚拟原型解决方案将促进跨学科合作，帮助联盟伙伴严格验证其概念，加速市场级面板级中介技术的交付。”

即使是目前尚未积极参与面板级有机介质体的公司，也在为市场复苏时保持开放。例如，UMC目前没有计划涉足面板和有机中介体生产，也不是Joint3联盟成员。王表示：“鉴于市场动态不断变化，UMC已启动与生态系统合作伙伴的合作，为潜在的面板和有机中介体解决方案做准备。”

规格、设施与进度
Joint3团队正在开发515×510毫米^的双面板。虽然这数字看起来有些奇怪，尤其是刚好偏正方形，但这是包装基材制造商使用的尺寸。“这是基材行业的标准尺寸，”安倍说。“这意味着面板级设备已经准备好支持这个规模了。”

这些工艺设备可能需要改装，但不需要从零开始设计。不过，它的尺寸比其他公司正在探索的要小，因此行业最终需要决定面板的尺寸。

项目面临的一个挑战是，虽然基底尺寸与基底相匹配，但线/空间的要求不符。“说到基底，我们谈论的是10微米的线/空间，”阿部说。“但对于介质体来说，我们说的是低于1微米的范围。所以对于像我们的光刻能力这样的设备，水平完全不同。”

这也带来了洁净室的需求。“如果你在5微米的线路/空间作，你需要一个洁净室，但精度远不如芯片制造的洁净室，”弗劳恩霍夫IIS自适应系统工程部高效电子部门主管安迪·海尼格说。

“在如此大块板材上进行金属化且公差严格是个问题，”巴哈杜尔说。“他们在研发中已经做到了，但在生产中实现非常严格的公差和对齐可能很困难。而且中间体很容易崩溃。”

因此，这种面板级处理介于传统包装（无需无尘室）和硅处理过程需要极其干净。随着这些发展的推进，它开始更接近前端的风格硅加工。Bahadur指出：“我们尝试采用硅加工方法，无论是有机还是玻璃基材。”

矩形面板形状也为一些工艺步骤带来了挑战，而这些步骤已是标准的硅几十年来。“材料的应用是关键挑战，”安倍指出。“液体材料使用自旋涂层，这是一种成熟的均匀厚度工艺。但在面板上涂覆旋转涂层并不容易，尤其是为了保持良好均匀性。”

Joint3今年启动，还有几年时间可运行。安倍说：“我们从去年八月开始这项活动，这将是一个为期五年的项目。”计划最初是在茨城县东京北部的雪市建设一个新的先进面板级中介中心（APLIC）。中介器尺寸将针对8X到10倍的准星尺寸，1μm长/秒互连，以及5层布线。他们还将研究具有2微米L/S的芯片嵌入中介器硅桥梁。

第二栋建筑位于川崎，是现有的先进包装研发基地。它将利用APLIC创建的中间介体构建包，并将其固定在主板上以评估结果。

标准还是下一步？
虽然Joint3可能会加速从面板生产中介器，但目前尚不清楚该工艺是否会成为官方甚至事实上的标准。Joint3 采用的尺寸优势在于有相应的设备。这消除了进步的一个大障碍。

另一个优势是该项目无需建立大规模生产线。“我们的目标是利用这条试点线制作更好的材料，”安倍说。“Joint3对我们来说算是个练习场，用那辆测试车来复习材料，然后再去客户那里。我们不会为这些中间体制造大规模生产线。那不关我们的事。那是我们客户的事。”

项目完成后，Joint3成员将获得该流程的访问权限。联盟外的公司需要自行开展独立的开发工作。

更大尺寸的面板会继承Joint3正在开发的面板吗？也许。如果Joint3工艺进入批量生产，客户响应应更明显，生产问题可以在515×510毫米尺寸时解决，然后再探索更大尺寸。这消除了部分先有鸡还是先有蛋的难题，允许在培养基质尺寸下进行生产，同时继续下一步的流程。

SEMI也在准备一份关于该主题的白皮书，计划于2025年底发布。“SEMI有一个名为先进封装与异构集成（APHI）社区的技术社区，”da Silva说。“联合主席是英特尔的Ravi Mahajan和ASE的Bill Chen，目前的方向是呼吁解决标准差距。因此，SEMI和iNEMI正在制定一份白皮书，以了解这些努力的标准现状。这不仅仅是面板尺寸的问题。关键在于支持该小组规模的所有基础设施。”

这份由行业联盟提交的论文，希望能反映行业期望的方向，无论是走Joint3路线还是其他方式。不过目前，Joint3似乎是最有前景的全流程项目。

关键词： 面板 芯片