第八章 多芯片组件(MCM)培训讲学.ppt

《第八章 多芯片组件(MCM)培训讲学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章多芯片组件(MCM)8.1MCM(MultiChipModel)多芯片组件概述为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM(MultiChipModel)多芯片组件。从组装(或封装)角度出发，MCM定义：两个或更多的集成电路裸芯片电连接于共同电路基板上，并利用它实现芯片间互连的组件。8.1.1MCM的定义多芯片组件（MCM）的组装方式是直接将裸露的集成电路芯片安装在多层高密度互连衬底上，层与层的金属导

2、线是用导通孔连接的。这种组装方式允许芯片与芯片靠得很近，可以降低互连和布线中所产生的信号延迟、串扰噪声、电感／电容耦合等问题；还可提升系统效能与稳定度。因此，它不仅需要良好的封装技术，在设计规划、验证与测试上，也必须要有配套的技术和方法，才能确保质量及优良率。下图为最新的MCM技术，采用适当的圆片薄型化工艺实现在单个封装体内合封了8个芯片的示意图。单个封装体内合封了8个芯片的示意图8.1.2MCM特点及分类1.MCM的特点如下：(1)MCM是将多块未封装的IC芯片高密度安装在同一基板上构成的部件，省去了IC的封装材料和工

3、艺，节约了原材料，减少了制造工艺，缩小了整机／组件封装尺寸和重量。(2)MCM的多层布线基板导体层数应不少于4层，能把模拟电路、数字电路、功率器件、光电器件、微波器件及各类片式化元器件合理而有效地组装在封装体内，形成单一半导体集成电路不可能完成的多功能部件、子系统或系统，从而使线路之间的串扰噪声减少，阻抗易控，电路性能提高。(3)MCM是高密度组装产品，芯片面积占基板面积减少20％以上，互连线长度极大缩短，封装延迟时间缩小，易于实现组件高速化。(4)MCM避免了单块IC封装的热阻、引线及焊接等一系列问题，使产品的可靠性获

4、得极大提高。(5)MCM集中了先进的半导体IC的微细加工技术，厚、薄膜混合集成材料与工艺技术，厚膜、陶瓷与PCB的多层基板技术以及MCM电路的模拟、仿真、优化设计、散热和可靠性设计、芯片的高密度互连与封装等一系列新技术。2.MCM的分类根据互连和封装电子学会（IPC）标准，现在所用的MCM可分为五大类：1.MCM-L，有机叠层布线基板制成的MCM；2.MCM-C，厚膜或陶瓷多层布线基板制成的MCM；3.MCM-D，薄膜多层布线基板制成的MCM；4.MCM-D/C，厚、薄膜混合多层基板制成的MCM；5.MCM-Si，Si基

5、板制成的MCM等类型。MCM-L：采用层压有机基材，制造采用普通印制板的加工方法，即采用印刷和蚀刻法制铜导线，钻出盲孔、埋孔和通孔并镀铜，内层的互连由EDA软件设计来定。由于采用普通印制电路板的加工方法，MCM-L具有低成本、工期短、投放市场时间短等绝对优势。MCM-C：采用陶瓷烧制基材，导体是由一层层烧制金属制成的，层间通孔互连与导体一块生成，电阻可在外层进行烧制，最后用激光修整到精确值，所有导体和电阻都印刷到基板上，加工方法颇为复杂。MCM-D：采用薄膜导体沉积硅基片，制造过程类似于集成电路；基片是由硅和宽度在1um

6、-1mm之间的导体构成，通孔则由各种金属通过真空沉积而形成。目前，实现系统集成的技术途径主要有两个：一是半导体单片集成技术；二是MCM技术。前者是通过晶片规模的集成技术，将高性能数字集成电路(含存储器、微处理器、图像和信号处理器等)和模拟集成电路(含各种放大器、变换器等)集成为单片集成系统；后者是通过三维多芯片组件技术实现集成的功能。MCM早在80年代初期就曾以多种形式存在，但由于成本昂贵，只用于军事、航天及大型计算机上。近年来，随着技术的进步及成本的降低，MCM在计算机、通信、雷达、数据处理、汽车行业、工业设备、仪器与

7、医疗等电子系统产品上得到越来越广泛的应用，已成为最有发展前途的高级微组装技术。7.1.3应用及发展趋势例如，利用MCM制成的微波和毫米波系统级封装SOP(System-on-a-package)，为不同材料系统的部件集成提供了一项新技术，使得将数字专用集成电路、射频集成电路和微机电器件封装在一起成为可能。因此，MCM在组装密度(封装效率)、信号传输速度、电性能以及可靠性等方面独具优势；能最大限度地提高集成度和高速单片IC性能，从而制作成高速的电子系统，实现整机小型化、多功能化、高可靠、高性能的最有效途径。3D-MCM是为

8、适应军事、宇航、卫星、计算机、通信的迫切需求而迅速发展的高新技术，它具有降低功耗、减轻重量、缩小体积、减弱噪声、降低成本等优点。三维多芯片组件技术是现代微组装技术发展的重要方向，是新世纪微电子技术领域的一项关键技术；近年来，在国外得到迅速发展。因此，我国也应该尽快高度重视该项新技术的研究和开发。MCM的发展趋势MCM