幾年前，我們可能沒有預測到專門用於全球加密貨幣挖礦的高端晶片的需求在2018年依然會不斷地增長。 參與搜索哈希（hash）的那些人的眼睛中閃爍?類似於淘金熱時期的狂熱和希望的光芒。 這其中有率先找到答案的衝刺，當然還有比特幣帶來的誘人回報，這都促使參與者索求更多的計算能力。 當你可以每秒鐘進行terahashes（TH/s）的運算時，為什麼只停留在每秒magahashes（MH/s）的速度呢？ 這種需求正滲透到整個半導體供應鏈，當然也已經在半導體後段產生影響。

隨著我們的生活與手機的連接日益緊密，這些需求推動了對更多數據、更高速度、更多連接性和更多便攜性的種種要求不斷地提高。電晶體的微縮面臨著越來越複雜的解決方案所帶來的獨特挑戰，如多重曝光製程技術的發展（有人在研發八重曝光技術嗎？）以及將EUV光刻技術導入量產。 這些確實都是很難解決的問題，並且肯定會造成量產開發週期的延遲。 那這之後會怎麼樣？

某些領域可以在成本不會以指數級增長的情況下向前發展，因此將重點轉移到這些領域是有其道理的。 隨著晶圓級封裝和3D集成的發展，這推動了後段的變革。 這一趨勢合乎情理，因為這個行業將繼續尋求更為聰明的方式進行組合封裝，以滿足對於更加複雜的功能和更低功耗的日益增長的需求。

為了理解這些功能如何結合，我們可以看看設備是如何從不同的構建模塊演化成為完整的系統，這些構建模塊可能包括但不限於傳感器、執行器、MEMS、RF通信、電源控制相關元件、GPU、CPU和記憶體。 由於成本和/或技術的限制，這些模塊通常具有不同的電性上的要求，並且通常在使用單晶片系統（SoC）方法由單晶片集成時受到限制。 此外，手機薄型化更擴大高密度整合封裝的需求。

亞里士多德是率先提出協同作用概念的人。 整體大於部件總和的思想在這裡非常重要，可以被認為是封裝異構整合背後的動機。 將所有部件放在一個封裝中，然後比每個部件本身俱有更強的操作特性和更多的功能，這難道不是很理想嗎？

有多種方法來構建系統級封裝（SiP），這取決於不同的應用、所包含構建模塊的類型以及封裝技術的類型。 先進封裝技術一直在改進新的晶圓級封裝（WLP）方法，如扇入式晶圓級封裝WLP（FI-WLP），扇出式晶圓級封裝WLP（FO-WLP），2.5D /Interposer和3D-IC， 這些成為將不同晶片整合到小型獨立封裝中的基礎。

總體性能、外形尺寸、功率耗損和生產成本都可以為實現異構集成提供動力。這對KLA-Tencor意味著什麼？將多個晶片整合成複雜系統的方法增加了單個壞晶片破壞整體封裝的風險。如果希望保持嚴格的質量控制但又不犧牲結果時間，則源頭的製程控制是一個關鍵。對於後段，KLA-Tencor專注於晶圓級和封裝級檢測和量測。對於關鍵的晶圓級製程步驟，例如矽穿孔（TSV）和再分配層（RDL）的形成，必須在製程流程早期監測如斷路和短路這樣的致命缺陷。

在源頭查找影響產量的缺陷可以實現高效的反饋，從而快速解決製程問題。在發現致命缺陷的情況下，可以在後續的封裝步驟中將該晶片排除在外。為了在切割之後保持良率，在集成到SiP之前需要檢查裸片和封裝。根據封裝類型的不同，需要在批量生產中捕獲不同的缺陷類型。對於裸芯片，這可能是崩碎缺陷、側壁裂紋和內部晶片裂紋，而對於FI-WLP，側壁裂紋檢測是最關鍵的，因為它們會導致最終封裝後的良率降低。最後，完成的SiP還需要質量控制，尤其是因為這些封裝的特定要求，例如對封裝高度的容差非常低，並且需要檢測EMI屏蔽SiP上的微小暴露銅缺陷。

技術創新使得越來越特殊和複雜的封裝變得可行，因此KLA-Tencor需要針對如微小的內部裸片裂紋這樣的缺陷類型提供靈敏度，同時也要保持產品靈活性， 以支持封裝技術隨著不斷增加的應用而朝著多個方向的發展。 這意味著我們需要能夠提供多種基板處理的解決方案以及多種外形尺寸的檢測功能。 隨著技術的不斷發展，我們的目標是保持與客戶的協同合作，以支持其其當前和未來製程控制的需求。

本文作者Pieter Vandewalle為KLA-Tencor公司ICOS部門營銷高級總監；本文原文的英文版本請參閱：https://www.3dincites.com/2018/02/can-thank-aristotle-heterogeneous-integration/