随着电动汽车和先进信息娱乐系统的发展，汽车芯片需求发生明显的变化，高端汽车公司关注小芯片技术。

  2.小芯片技术在汽车领域的应用趋势已明确，但大规模应用仍需克服可靠性、散热等问题。

  3.为此，行业需开发更完善的诊断方法，提高封装质量，同时关注混合键合技术在不相同的领域的应用。

  4.然而，目前混合键合技术尚未实现大规模生产，成本比较高且产量较低，主要使用在于高性能计算领域。

  5.汽车行业对小芯片技术的应用更具多样化，需考虑环境条件和散热解决方案。

  多年以来，汽车芯片的开发在行业中并不占据领头羊。然而，随着电动汽车的兴起以及最先进信息娱乐系统的发展，这一状况已发生了彻底改变。您察觉到了哪一些问题呢？

  Kelly：高端的 ADAS（高级驾驶辅助系统）需要采用 5 纳米或更小制程的处理器，才能具备市场竞争力。一旦进入 5 纳米制程，就必须考虑晶圆成本，此时就会慎重思考小芯片方案，因为在 5 纳米制程下难以制造出大型芯片。而且其产量较低，导致成本极为高昂。

  若处于 5 纳米或更先进制程，客户通常会考虑从 5 纳米芯片中选取一部分，而非采用整个芯片，同时在封装环节增加投入。他们会思考：“相较于试图在一个更大的芯片中完成所有功能，通过这一种方式获取所需的性能，是否会是一种成本更低的选择呢？”所以，没错，高端汽车公司肯定在关注小芯片技术。行业内的领先企业都在密切留意。相较于计算领域，汽车行业在小芯片应用方面大概滞后两到四年，但这项技术在汽车领域的应用趋势已然明确。汽车行业对可靠性要求极高，所以必须证明小芯片技术的可靠性。不过，小芯片技术在汽车领域的大规模应用肯定会到来。

  Chen：我并未察觉到存在重大阻碍。我认为更多的是需要深入学习和理解相关的认证要求。这又回到了计量学层面。我们该如何制造出符合极为严苛的汽车规定要求的封装呢？但能确定的是，有关技术正在不断发展。

  鉴于多晶粒组件存在诸多散热问题以及其复杂性，是否会有新的压力测试配置文件，或者不一样的测试呢？当前的 JEDEC 标准能否涵盖这样的集成系统？

  Chen：我认为我们应该开发更为完善的诊断方法，以便明确故障所在。我们已探讨过将计量学与诊断相结合，我们有责任弄清楚如何构建更坚固的封装、更优质的材料和工艺，并对其进行验证。

  Kelly：如今，我们与客户开展了案例研究，客户从系统级测试，尤其是功能板测试中的温度影响测试方面，学到了一些东西，这是 JEDEC 测试中所没有的。JEDEC 测试只是一种等温测试，仅仅涉及 “温度上升、降低以及温度过渡”。但实际封装中的温度分布与现实世界中的情况相差甚远。慢慢的变多的客户希望尽早进行系统级测试，因为他们了解这一情况，然而并非所有人都清楚这一点。模拟技术也在其中发挥作用。如果在热机械组合仿真方面技术娴熟，那么分析问题就会更为容易，因为知道在测试中要关注哪几个方面。系统级测试和模拟技术相辅相成。不过，这一趋势目前仍处于早期阶段。

  Otte：是的，不过在过去一两年中，共面性问题愈发凸显。我们正真看到芯片上有 5000 到 10000 个铜柱，间距在 50 微米到 127 微米之间。如果仔细研究相关数据，就会发现要将这些铜柱放置在基板上，加热、冷却以及回流焊操作，要达到大约十万分之一的共面性精度。十万分之一的精度，就好比在足球场长度的距离内找到一片草叶。我们购置了一些性能优良的 Keyence 工具，用于测量芯片和基板的平面度。当然，随之而来的问题是，如何在回流焊循环过程中控制这种翘曲现象呢？这是一个亟待解决的问题。

  Chen：我记得人们曾讨论过 Ponte Vecchio，他们采用低温焊料是出于组装方面的考虑，而非工作性能方面的原因。

  Roosendaal：需要对所有方面做热仿真，同时还有必要进行高频提取，因为进入其中的电信号是高频信号。所以要关注阻抗匹配以及正确接地等问题。温度梯度非常大，有几率存在于晶粒内部，也有几率存在于我们所说的 “E” 晶粒（电晶粒）和 “P” 晶粒（光子晶粒）之间。我很好奇我们是不是需要进一步进一步探索胶粘剂的热特性。

  这就引发了关于粘合材料、其选择以及随时间推移的稳定性的讨论。显而易见，混合键合技术已在现实世界中得到应用，但实际上尚未用于大规模生产。目前该技术发展到什么程度了呢？

  Kelly：供应链中的各方都在关注混合键合技术。如今，这项技术主要由代工厂主导，但 OSAT（外包半导体封装测试）企业也在认真研究其商业应用案例。经典的铜混合电介质键合部件经过了长期验证。若能够控制好清洁度，该工艺能够生产出非常坚固的部件。但它对清洁度的要求极高，而且所需的资本设备成本非常高昂。我们在AMD的 Ryzen 产品线中经历过早期的应用尝试，其中大部分 SRAM 采用了铜混合键合技术。但我并未看到别的客户对该技术有太多的应用。虽然它在很多企业的技术路线图上，但感觉还需要几年时间，相关设备套件才可以做到独立的清洁度要求。若能够将其应用在一个相对晶圆厂来说洁净度稍低的工厂环境中，并且期望实现更低的成本，那么或许该技术会得到更多关注。

  Chen：据我统计，在 2024 年的 ECTC 会议上，至少有 37 篇关于混合键合的论文。这是一个需要大量专业相关知识的工艺，而且在组装过程中需要投入大量精细的操作。所以这项技术肯定会得到普遍应用。目前已经有一些应用案例，但未来它将在所有的领域得到普及。

  Chen：当然包括时间和专业相关知识。进行这项操作需要一个非常洁净的环境，这需要投入资金。还需要相关设备，这同样需要资金。所以这不仅仅涉及经营成本，还包括对设施的投资。

  Kelly：在 15 微米或更大间距的情况下，人们对仅采用铜柱晶圆对晶圆的技术方案有很大兴趣。在理想情况下，晶圆是平整的，晶片尺寸不是很大，对于其中一些间距，仍旧能实现高质量的回流。这虽然有一定难度，但相较于致力于铜混合键合技术的成本要低得多。但是，如果精度要求达到 10 微米或更低，情况就不一样了。那些采用芯片堆叠技术的企业将实现个位数微米的间距，比如 4 或 5 微米，除此之外别无他法。所以有关技术必然会发展。不过，现存技术也在一直在改进。所以现在我们关注铜柱能够延伸的极限，以及这种技术的维持的时间是否足够长，以便客户能够推迟在真正的铜混合键合技术上的所有设计和 “合格” 开发投资。

  Kelly：模塑料已经有了很大的变化。其 CTE（热线胀系数）已经大幅度降低，从压力角度来看，对相关应用更为有利。

  Otte：回到我们之前讨论的内容，目前有多少半导体芯片是采用 1 或 2 微米间距制造的呢？

  Otte：所以我们所讨论的技术并非主流。这并非处于研究阶段，因为前沿企业确实在应用这项技术，但它成本高昂且产量较低。

  Kelly：这主要使用在于高性能计算领域。如今，它不仅在数据中心得到应用，高端 PC 甚至一些手持设备也有应用，虽然这些设备比较小，但仍然具备高性能。如果纵观处理器和 CMOS 的应用领域，它所占比例仍然比较小。对于普通的芯片制造商来说，并不是特别需要采用这项技术。

  Otte：这就是为什么看到该技术进入汽车行业会令人感到惊讶。汽车并不是特别需要芯片尺寸非常小。它们能保持在 20 或 40 纳米制程，因为在这个制程下，半导体中每个晶体管的成本是最低的。

  Kelly：但是 ADAS 或无人驾驶的计算要求与 AI PC 或类似设备是相同的。因此，汽车行业确实需要投资这些前沿技术。

  Kelly：这是个特别有道理的观点。汽车行业还有另一个角度。试想一下，对于简单的伺服控制器或者运行良好的相当简单的模拟设备，汽车行业必须处理的零件编号问题。这一些产品已经存在了 20 年，而且成本非常低。它们采用的是小芯片。汽车行业的有关人员希望继续沿用这一些产品。他们只想为非常高端的计算器件投资数字小芯片，并可能围绕它搭配低成本的模拟芯片、闪存和 RF 芯片。对他们来说，小芯片模式非常有意义，因为他们能够保留许多成本低且稳定性很高的老一代零件。他们既不想改变这些零件，也没有必要改变。然后，他们只需添加一个高端的 5 纳米或 3 纳米小芯片来完成 ADAS 部分的功能。实际上，他们是将多种不一样的小芯片应用于一个产品中。与 PC 和计算领域不相同，汽车行业的应用更为多样化。

  Kelly：汽车所处的环境和温度较高。因此，即使芯片的功率不是特别高，汽车行业也必须投入一定资金用于良好的散热解决方案，甚至会考虑使用铟 TIM（热界面材料），因为其所处的环境条件非常严苛。