转载来源：半导体封装 重磅！从FOWLP到HBM，先进封装开始“卷材料”：液态塑封崛起！ http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzNTkyOTc3NQ==&mid=2247496706&idx=1&sn=6b111550c98082a22df713586453f1be&scene=45#wechat_redirect

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AI芯片越做越大，先进封装为什么开始“卷材料”？

——从FOWLP、PLP到HBM与2.5D/3D，液态塑封LCM正在成为先进半导体封装的新关键

AI芯片的竞争，正在从晶体管数量、先进制程和算力，逐渐延伸到一个过去很少被普通人关注的领域——封装材料。

当GPU、ASIC、HBM和Chiplet被集成到越来越复杂的2.5D/3D封装系统中，芯片之间的距离越来越近，互连越来越密，封装面积却越来越大。过去只需要把芯片“包起来”的塑封材料，如今必须同时解决翘曲、微米级填充、机械应力、热稳定性以及高密度互连保护等问题。

这意味着，先进封装的竞争已经不仅是CoWoS、中介层、RDL、混合键合等工艺的竞争，材料正在成为决定先进封装能否规模量产的另一条技术主线。

近期，汉高（Henkel）围绕先进半导体封装提出液态塑封材料（Liquid Compression Molding，LCM）解决方案，并将应用进一步延伸至FOWLP、PLP、2.5D/3D以及HBM等场景。

一个越来越清晰的产业趋势正在出现：当先进封装进入微米级互连时代，材料本身也必须跟着“先进”起来。

一、AI芯片越来越复杂，先进封装为什么首先难在材料？

过去几十年，半导体性能提升主要依靠晶体管微缩。

但进入AI时代之后，仅仅依靠制程升级已经很难满足算力增长需求。

于是，GPU、CPU、NPU、I/O Die、HBM等不同芯片开始通过Chiplet、2.5D和3D封装组合成一个庞大的计算系统。先进封装承担的角色，也由过去单纯的芯片保护和电气连接，逐渐升级为决定系统性能的重要组成部分。

问题随之而来。

芯片数量增加意味着封装面积扩大；HBM堆叠意味着结构越来越高；互连密度提高意味着凸点间距越来越小；大尺寸中介层与复杂RDL又会带来新的机械应力和热应力。

尤其是“翘曲”。

可以把一块先进封装理解成由硅、铜、树脂、基板等不同材料拼起来的复杂“三明治”。这些材料的热膨胀系数并不完全相同，经历加热、固化、冷却之后，各层收缩程度不同，整个封装就可能发生弯曲。

封装越大，这个问题通常越难控制。

如果翘曲过大，后面的研磨、RDL、焊球、键合以及组装工序都可能受到影响，严重时甚至会造成互连失效和芯片损伤。

因此，先进封装材料需要同时做到几件看似矛盾的事情：足够流动，可以进入极小间隙；固化后足够稳定，可以保护芯片；机械应力又不能太高，否则可能损伤裸片；同时还要控制整个晶圆、面板或者封装结构的翘曲。

这正是液态塑封材料开始受到重视的重要背景。

二、什么是液态塑封LCM？为什么先进封装越来越需要它？

传统塑封并不是新技术。

大量消费电子、汽车电子和功率半导体早已采用环氧模塑料保护芯片。但是AI芯片带来的问题在于，传统封装正在进入过去并不存在的尺寸和精度范围。

根据汉高提供的技术资料，传统固体模塑材料填料上限粒径通常约25—50μm，同时模塑压力相对较高。

但先进封装内部的间距正在快速缩小。

当HBM、Chiplet和高密度互连进入几十微米甚至更细的尺度，如果填料颗粒本身已经接近互连间距，就很难保证材料顺畅进入所有空间。

液态塑封LCM的价值由此体现出来。

其核心思路可以简单理解为：利用具有高流动性的液态模塑材料进入芯片周围及微小间隙，随后固化形成机械保护结构。

汉高资料显示，目前部分传统塑封材料填料粒径约20—25μm，而前沿液态塑封材料已经可以采用最大粒径10μm甚至更小的填料。

颗粒变小带来的一个重要价值，就是更容易进入高密度互连形成的狭窄空间。

这对于HBM尤其重要。

随着HBM继续向更高堆叠层数、更密集互连发展，底部填充材料必须穿过极其狭窄的空间，同时尽可能避免气泡、空洞和局部填充不足。

因此，未来先进封装材料比拼的可能不只是“能不能把芯片封起来”，而是能不能在越来越小的尺度下完成稳定、均匀且低应力的封装。

三、FOWLP之后，液态塑封正在走向PLP

液态塑封材料的重要应用之一，是晶圆级封装WLP。

其中又可以分为FIWLP（扇入型晶圆级封装）和FOWLP（扇出型晶圆级封装）。

尤其值得关注的是FOWLP。

FOWLP通常需要先将晶圆切割，把合格裸片重新排列到载板上，再通过模塑形成“重构晶圆”，之后进行研磨、RDL重布线、焊球以及切割等工艺。

这里有一个非常关键的问题：重构后的结构必须尽量保持平整。

一旦模塑之后出现严重翘曲，后面的光刻、RDL以及其他精密工序都会受到影响。因此，模塑材料的流动性、固化收缩、热膨胀系数以及模量都会直接影响最终良率。

而在FOWLP之后，产业又开始探索PLP——Panel Level Packaging，面板级封装。

它可以被理解为把“圆形晶圆”进一步扩大成“方形面板”。

汉高资料列举的面板规格包括300×300mm、510×515mm以及600×600mm等。理论优势非常直观：方形面板空间利用率更高，而且面积可以做得更大，一次能够加工更多芯片，因此具有进一步降低单位封装成本的潜力。

但尺寸扩大同时放大了翘曲问题。

一块300mm晶圆出现轻微应力，与一块600×600mm大面板产生同样的材料应力，最终表现出来的形变可能完全不是一个量级。

所以从FOWLP走向PLP，实际上也是一次材料技术升级。

汉高给出的目标指标是，将晶圆整体翘曲控制在1.0mm以内、面板翘曲控制在1.5mm以内，以降低机械损伤以及后续工序受到影响的风险。

这也是为什么PLP能否大规模产业化，不能只看设备和工艺，还要看材料。

四、HBM越来越热，L-MUF可能成为另一个关键材料赛道

相比普通晶圆级封装，HBM带来的材料挑战更加极端。

今天AI加速器的典型架构已经不是一颗GPU单独工作，而是GPU或AI ASIC与多颗HBM通过先进封装形成一个庞大的计算系统。

这使底部填充材料的重要性迅速上升。

传统方案之一叫CUF，即Capillary Underfill，毛细底部填充。它利用毛细作用，让底部填充胶流入芯片与基板或者中介层之间的缝隙。

这套工艺已经非常成熟，但步骤较多。

汉高提出的L-MUF，即Liquid Molded Underfill，液体模塑底部填充，则试图把“底部填充”和“塑封”进一步整合。

按照汉高给出的方案，传统CUF相关流程可能需要约5个主要步骤，而L-MUF可以缩减到约3步，工艺步骤减少接近50%。

更重要的是，一种材料可以同时承担两项任务：向芯片底部微小空间进行填充，同时对芯片周围实施塑封保护。

对于未来大规模HBM封装而言，这种工艺整合具有潜在价值。

因为先进封装最终不仅要追求性能，还必须解决成本、良率、节拍以及规模化制造的问题。

如果能够减少材料种类、设备切换和工艺步骤，就意味着有机会降低制造复杂度。

因此，L-MUF真正值得关注的地方，不只是“换了一种胶”，而是可能改变部分先进封装的制造流程。

五、23μm凸点间距，对封装材料意味着什么？

汉高此次披露的一组参数尤其值得注意。

针对L-MUF应用，其LCM体系采用超细填料，并结合低膨胀系数、低模量树脂体系，可以针对最大11mm×11mm尺寸、凸点节距23—66μm的HBM芯片进行细间距填充。

23μm是什么概念？

1μm只有1毫米的千分之一。

23μm已经进入肉眼完全无法分辨的尺度。在如此密集的凸点之间，液态材料不仅必须“流进去”，还要尽可能完整地填满空间，不能形成明显空洞，同时不能在固化过程中产生过大的机械应力。

这也是为什么先进封装材料越来越像一项精密化学工程。

树脂体系、填料粒径、颗粒分布、黏度、热膨胀系数、弹性模量、固化行为以及导热能力，都需要协同设计。

任何一个指标出现问题，都可能影响最终封装可靠性。

尤其随着HBM向更高堆叠发展，材料面对的已经不再只是单颗裸片，而是由逻辑芯片、中介层、HBM以及大量微凸点组成的复杂三维系统。

先进封装越复杂，材料的重要性反而越高。

六、汉高为什么押注无酸酐型液态塑封材料？

针对这些挑战，汉高推出了LOCTITE ECCOBOND LCM 1000系列液态塑封材料。

按照汉高披露的信息，这是一套无酸酐型LCM体系，可用于大规模单颗芯片晶圆级塑封，同时覆盖FIWLP、FOWLP等应用，并具备向面板级封装延伸的潜力。

其中，LOCTITE ECCOBOND LCM 1000AG-1在300mm晶圆测试中，所有测试工况下翘曲度均低于2.0mm。

另一方面，汉高还针对L-MUF重新优化LCM化学主链，通过超细填料、低膨胀系数和低模量树脂体系改善材料的流动与应力表现。

而下一步可能更加值得关注的是“高导热”。

AI芯片现在面对的另一场战争，就是散热。

GPU、HBM和Chiplet封装到同一系统后，局部热流密度持续提高。过去封装材料首先考虑的是机械保护和绝缘，而未来材料还可能需要承担越来越重要的热管理任务。

因此，汉高提出L-MUF体系还可以进一步调配高导热版本，以满足复杂器件对热稳定性与机械稳定性的需求。

如果这一方向持续推进，塑封材料的角色将进一步发生变化——从单纯的“保护材料”，逐渐成为热、机械、电气与制造工艺之间的综合协调层。

七、先进封装的下一场竞争，可能就在材料

过去几年，半导体产业谈先进封装，关注最多的是CoWoS、SoIC、Chiplet、硅中介层、RDL以及混合键合。

但当这些技术真正进入大规模量产阶段，一个更加基础的问题正在浮出水面：再先进的结构，最终也必须能够制造出来。

而制造离不开材料。

特别是在2.5D/3D、HBM、FOWLP和PLP时代，封装材料承担的任务已经从“保护芯片”变成同时解决翘曲、应力、细间距填充、热稳定性、机械可靠性以及工艺兼容性。

这也是先进封装产业一个容易被忽视的变化。

过去芯片产业的技术升级，首先想到的是光刻机、晶圆厂和先进制程；AI时代，人们开始关注CoWoS和HBM；下一阶段，封装材料、底部填充胶、临时键合材料、TIM热界面材料等更加底层的环节，也可能获得越来越高的产业关注度。

尤其当先进封装从“能做出来”进入“数百万颗、数千万颗稳定量产”的阶段，材料一致性、可靠性和成本的重要性会被进一步放大。

对于汉高这样的材料厂商而言，这也是新的增长机会。

它们不制造GPU，不生产HBM，也不拥有先进制程晶圆厂，但AI芯片越复杂，芯片之间需要被连接、填充和保护的结构就越多，对高性能材料的需求反而越高。

从这个角度看，AI半导体产业链正在出现一场从芯片向材料层不断下沉的价值重估。

结语：AI芯片拼到最后，也是一场材料战争

先进封装正在进入一个新的阶段。

当芯片尺寸越来越大、HBM堆叠越来越高、凸点间距进入几十微米、2.5D/3D结构越来越复杂，仅仅把不同芯片“放在一起”已经不够。

它们必须能够稳定地连接在一起、填充起来、保护起来，并经历研磨、光刻、回流焊、高温循环以及长期运行之后依然可靠。

液态塑封LCM、L-MUF的价值正是在这里体现出来。

从FOWLP到PLP，从Chiplet到HBM，从几十微米互连到未来更加精细的封装结构，先进封装正在把材料科学推到过去从未有过的重要位置。

摩尔定律放缓之后，人们常说“先进封装延续摩尔定律”。

但再往产业链深处看，还可以补充一句：

先进封装要继续向前，首先要让材料跟得上。

而这，或许正是AI芯片下一场不那么显眼、却越来越重要的技术战争。

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