《电子技术应用》
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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。
中图分类号: TN452
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200869
中文引用格式: 朱雨生,施静,陈承. 混合集成技术代际及发展研究[J].电子技术应用,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

    混合集成电路(HIC)原定义是由半导体集成工艺与厚膜(包括LTCC/HTCC,下同)/薄膜工艺结合而制成的集成电路,按GJB-2438《混合集成电路通用规范》:“由两个或两个以上下列元件的组合,并且其中至少有一个是有源器件:(a)膜集成电路;(b)单片集成电路;(c)半导体分立器件;(d)片式、印刷或淀积在基片上的无源元件。”[1]混合集成技术即为实现混合集成电路的技术。相对于单片集成电路,它设计灵活,工艺方便,便于快速研制、多品种小批量生产;并且其元件参数范围宽、精度高、稳定性好,可以承受较高电压和较大功率。但随着基于硅基TSV技术引发的3D IC变革、日渐成熟SoC技术领域快速扩张、PCB级产品的组装密度和可靠性提升、低成本和商业化消费电子的突飞猛进,混合集成电路传统优势不断被挑战,所以混合集成技术也在不断进步和发展,已远超出厚薄膜电路范畴,但也带来了涵义和内容的模糊化。第一、二代混合集成技术已经建立从设计、材料、工艺到后续封装、试验、应用等十分完善的技术体系,其典型指标(线宽/线间距、多层层数、I/O密度)基本稳定;而三、四代技术(功能一体化封装、3D组装、微纳组装)正在突飞猛进。为了迎合不断发展的信息装备小型化、轻量化、高速化、多功能化的市场需求,混合集成技术也在升级换代,以更好地发挥灵活、快速、低成本、实用性强的技术优势。混合集成技术是电子技术的一个分支,工艺技术与产品应用本身具有一体两面性,所以混合集成的代际发展与电子科技的五次技术浪潮[2](微电子学、射频/无线、光电子学、MEMS、量子器件)两者相辅相成,互相促进形成今天的电子行业。




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作者信息:

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)

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