封裝技術已從單芯片封裝開始，發展到多芯片封裝/模塊、三維封裝等階段，目前正在經歷系統級封裝與三維集成的發展階段。

隨著摩爾定律放緩，系統級封裝和三維集成通過功能集成的手段擺脫尺寸依賴的傳統發展路線，成為拓展摩爾定律的關鍵，是集成電路技術發展的重要創新方向。

對于三維集成，首先其系統需求要滿足高性能、高可靠性、可升級應用的產品，在未來3-5年出現小批量、多品種的需求以及可控的產業鏈，從而實現系統性能目標，它會涉及到性能指標，包括數據傳輸速率，時延、插入損耗、功率、標準接口、電性能、可靠性、可用性等。

目前，先進封裝與系統集成的核心技術還面臨著三大挑戰。其一是功能集成提出面向復雜系統級封裝的設計與制造；其二是互連密度提升對三維集成和高密度封裝基板提出新的要求；其三是前沿基礎問題的研究，包括新型層間互連和新型熱管理方法等。

在整個產業中，臺積電（TSMC）非常重視三維集成技術，將CoWoS、InFO、SolC整合為3D Fabric的工藝平臺。蔡堅表示，“從功能提升、成本降低以及工藝兼容來看，臺積電之所以有這么多三維集成的工藝出現，在于其對三維集成進行了特別深刻的研究。”

早在10年之前，行業就出現基于硅通孔（TSV）的三維集成。2011年Xilinx采用2.5D Interposer實現FPGA。隨后Samsung 、AMD、 Intel、AMD等公司也加速布局。不過，TSV并非三維集成/異質集成的唯一選擇。

蔡堅認為，“高深寬比硅通孔（TSV）技術和層間互連方法是三維集成中的關鍵技術。采用化學鍍及ALD等方法，實現高深寬比TSV中的薄膜均勻沉積。并通過脈沖電鍍、優化添加劑體系等方法，實現TSV孔沉積速率翻轉，保證電鍍中的深孔填充。”

在層間互連方法方面，由于高密度集成導致層間互連節距減少。蔡堅教授團隊采取窄節距Cu-Sn-Cu擴散鍵合，對打散機理與微觀組織演化的研究，提出了形成穩定界面設計規則，可實現多層/多次鍵合。

關于技術成果轉化，蔡堅表示，我的愿景是成為國內頂尖、國際一流的封裝設計與系統級封裝一站式服務技術平臺，具有完善的封裝設計與制作基本能力、集成產品的分析能力，支撐產業鏈中不同類型企業的需求。

為了更好的轉化技術成果，蔡堅教授團隊于2020年9月設立公司“清芯集成”，并于10月開始實際運營，其布局領域包括高復雜度處理器、光電封裝、量子封裝、探測器封裝等；2021年計劃建成基本架構、完成超凈間裝修、實現基本封裝工藝能力、開展小批量業務。
責任編輯:tzh