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作者：德州儀器公司 摘要：半導體的生產流程由晶圓制造、晶圓測試、芯片封裝和封裝后測試組成。半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。雖然看起來似乎是一道簡單的工序，然而具有創新性的半導體封裝卻決定著半導體發展的未來，同時也將會是企業取得成功的核心競爭力。 世界各地的人都有節日送禮的習慣。每年的這個時候，送禮的人都會花費心思用彩紙或絲帶將禮物精心的包裝起來。雖然我們在包裝禮品時不遺余力，煞費苦心，但其中的禮品卻往往遠比外觀重要得多。 然而，對于半導體的封裝而言卻不會出現同樣的情況。 事實上，研發全新且富有創意的方法來封裝我們的尖端技術對于半導體的未來發展而言至關重要。 以醫療保健電子產品為例，無論是針對患者護理而設計的專業組件還是可穿戴式的個人健身設備，這些突破性電子產品中所包含的電路元件必須封裝在比以往更小的空間內，同時還不能影響其性能和可靠性。半導體產品的封裝必須要覆蓋并保護內部電路元件，并且能允許外部連接的訪問以及提供針對某些應用的環境感測能力。 在醫院環境中，X射線、計算機斷層掃描（CT）和超聲設備均要求具備極高的分辨率，以便幫助醫療專家獲取最為清晰的內部組織影像，而例如CT掃描等大型數字圖像則需要在通過1000s通道時迅速的將單獨的像素從模擬數據轉換成數字數據，同時盡可能的減少失真。因此，我們在將相當數量的模數轉換器（ADC）通道封裝到特定空間時還要保證其能夠提供相應的性能。通常來說，單個或幾個實用的高速ADC無法處理大型CT數字圖像所需的全部數據，同時也沒有足夠的空間來將多個分離的ADC彼此相鄰放置。針對這種情況，德州儀器（TI）的工程師提出了一種創新型的解決方案，即創建兩個或四個堆棧，每個堆棧由64個ADC通道組成，從而使得通常只能容納64個通道的空間最多可以容納256個ADC通道。 這種封裝技術被稱為第三維應用，雖然聽起來并不復雜，但是其實際的操作卻面臨著許多挑戰。例如，當我們封裝的IC越密集時，它們之間互相干擾的可能性就會越大。同時我們還需要解決ADC有效散熱的問題，因為封裝內的溫度升高將會影響到器件的性能。 當涉及到外部傳感器時，封裝就會變得更具挑戰性。在大多數情況下，集成電路（IC）可以被安全的包在其封裝內，但外部傳感器卻必須暴露于外界環境中，以為醫療環境提供高度可靠的信息。面臨這些挑戰，TI在其最新的白皮書中提供了各種示例，同時介紹了獨特的封裝技術解決方案。 試圖在更小的空間內保持相同的性能所要面臨的挑戰不勝枚舉，而正是出于這種原因，封裝領域的創新才是取得成功的核心競爭力。 對可穿戴式個人健身設備而言，問題的側重點不再是大量的數據處理，而是要在保持低成本的同時最大限度地減少尺寸和重量。例如在智能手表中，IC封裝必須以最小的體積容納電子組件，以免設計出的手表過于龐大或笨重。通常而言，針對此類應用的傳統封裝高度為0.4—0.5毫米，而TI的工程師已經成功的研發出了高度僅為0.15毫米的PicoStar™封裝，并且計劃進一步將高度降低至0.1毫米以下。PicoStar可以被嵌入到印刷電路板中，如此一來，設計人員就能夠在空間受限的設計中為IC或傳感器留出額外的層。此外，TI還可以提供能夠集成PicoStar封裝和其它系統級組件的MicroSiP（封裝內的微系統）。我們需要像PicoStar和MicroSiP這樣的創新，以便讓未來的可穿戴式個人健身設備更加美觀典雅。 封裝在醫療應用中未來5至10年的發展趨勢將會讓人為之振奮。隨著技術的進步，也許電路板上IC的封裝已經不再是一個難題，取而代之的是研究假肢或皮膚粘附性電子產品上的IC封裝方法。此外，我們還必須在封裝的領域中不斷開拓創新，使封裝與生物相容性材料進行結合，從而讓人體不再對這些電子產品產生不良反應或排斥。 德州儀器的工程師所研發的IC正在不斷的改善著人們的生活方式。就如同我們在節日期間包裝和拆開禮品一樣，這種創新型的封裝本身就是一種禮物，用于包裝、保護并且實現那些正在改變世界的技術。 |
