十五、封测

45． 市场：全球 3000 亿，中国 2000 亿

芯片做好后，得从晶圆上切下来，接上导线，装上外壳，顺便还得测试，这就叫封测

2018 年全球半导体封测市场规模为 533 亿美金，同比增长 5．1％，摩尔定律对封测行业的推动并不显著

中国是全球最大的半导体封测市场，2018 年国内半导体封装市场规模为 2193 亿元，同比增长 16％，占据全球半导体封测的 68．42％

46． 技术：封装＋测试两大工艺

封测分为封装、测试两大工艺，封装是对制造完成的半导体芯片进行封装保护、管脚引出，测试是对芯片的可靠性、稳定性进行检测，最终形成商品化的半导体产品

下面一一介绍

十六、封装

47． 定义

如果以盖房子来比喻造芯片，ARM这样的IP授权方就是卖图纸的设计院、海思和高通等芯片公司就是地产商、负责芯片代工的台积电就是楼房的施工方，而封装厂商就是水电工和装修工，负责让芯片真正具有可用性

封装就是给芯片穿上“衣服”——外壳，把芯片上的电路管脚用导线连接到外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接

封装能固定芯片免受物理损伤、化学损伤（空气中的杂质对芯片电路的腐蚀）、增强散热性能、便于安装和运输

48． 技术路线：小型化、集成化

先进封装有两大发展路径

1）尺寸减小，使其接近芯片大小，一个重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好，包括 WLCSP、FC、Bumping、Fanout 等等

2）功能性发展，即强调异构集成，在系统微型化中提供多功能，包括 TSV、SIP 等等

基于这两大技术路线，诞生了一系列封装方式，下面详细介绍

49． 技术路径：四大阶段

封装技术大体经历了通孔插装时代、表面安装器件时代、面积阵列表面封装时代和高密度封装时代四个阶段，也体现在材料、引脚形状和装配方式的进步

第一阶段：20世纪80年代以前（插孔原件时代）

封装的主要技术是针脚插装（PTH），其特点是插孔安装到PCB上，主要形式有TO（晶体管外形封装）、DIP（双列封装）、SIP（单列直插封装）、PGA（引脚栅阵列），它们的不足之处是密度、频率难以提高，难以满足高效自动化生产的要求

第二阶段：20世纪80年代中期（表面贴装时代）

表面贴装封装（SMD）的主要特点是引线代替针脚，引线为翼形或丁形，两边或四边引出，节距为1．27到0．4mm，适合于3－300条引线，表面贴装技术改变了传统的PTH插装形式，通过细微的引线将集成电路贴装到PCB板上。主要形式为SOP（小外型封装）、PLCC（塑料有引线片式载体）、PQFP（塑料四边引线扁平封装）、J型引线QFJ和SOJ、LCCC（无引线陶瓷芯片载体）等

它们的主要优点是引线细、短，间距小，封装密度提高；电气性能提高；体积小，重量轻；易于自动化生产。它们所存在的不足之处是在封装密度、I／O数以及电路频率方面还是难以满足ASIC、微处理器发展的需要

第三阶段：20世纪90年代～至今（面积阵列封装时代）

第三阶段专注单个芯片小型化封装，一直持续到现在，技术路线为BGA（球栅阵列）→CSP（芯片尺寸）→FC（倒装）→WLP（晶圆级）→Fan－out（扇出），下面详细介绍

球栅阵列封装 BGA（Ball GridArray Package）封装是1990年初由美国Motorola与日本Citizen公司共同开发的先进高性能封装技术，在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI 芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封，也称为凸点陈列载体（PAC），优点有：缩短互联长度、缩小互联面积、成品率高、焊接工艺要求低、散热好，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能