从今日起，我们来谈谈芯片的封装以及测试。（一般将其简称为“封测” ）
这一部分在行业中被称作后道（Back End）工序，通常由 OSAT 封测厂（Outsourced Semiconductor Assembly and Test，即外包半导体封装与测试）来负责。
封装的目的
先说封装。
封装这个词，我们时常会听到。它主要指的是将晶圆上的裸芯片（晶粒）转变为最终成品芯片的这一过程。
之所以要做封装，主要目的有两个。
一个是对脆弱的晶粒进行保护，以避免其遭受物理磕碰而受到损伤，同时也避免空气中的杂质对晶粒的电路造成腐蚀。
二是让芯片更适应使用场景的要求。
芯片存在诸多应用场景。各个不同的场景，对于芯片的外型有着各异的要求。实施恰当的封装，便可以使芯片更为良好地进行工作。
我们平时会看到很多种外型的芯片，其实就是不同的封装类型
封装的发展阶段
封装工艺伴随芯片的出现而出现，迄今为止已有70多年的历史。
总的来看，封装工艺一共经历了五个发展阶段：
接下来，我们一个个来说。
传统封装
早期的晶体管使用的是 TO（晶体管封装）。之后，逐步发展出了 DIP（双列直插封装）。
我们最熟悉的三极管造型，就是TO封装
后来，PHILIP 公司开发出了 SOP（小外型封装）。接着逐渐派生出 SOJ（J 型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型 SOP）、TSSOP（薄的缩小型 SOP）以及 SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。
DIP内部构造
这些封装属于传统封装。
传统封装，主要依靠引线将晶粒与外界建立电气连接。
这些传统封装到现在还比较常见。一些老的经典型号芯片尤其如此，因为它们对性能和体积的要求不高，所以仍会采用这种低成本的封装方式。
1990 年到 2000 年是第三阶段。在这一阶段，IT 技术革命加快了普及的速度。芯片的功能变得越来越复杂，这就需要更多的针脚。同时，电子产品在朝着小型化的方向发展，这又要求芯片的体积继续缩小。
这时，球型矩阵封装（BGA）和球栅阵列封装开始出现，并且它们成为了主流。
BGA属于传统封装。其接脚处在芯片下方，接脚数量众多。这种特性使得它非常适合那些需要大量接点的芯片。同时，与 DIP 相比，BGA 的体积较为紧凑，这使其非常适合需要小型化设备的情况。
BGA封装
BGA封装内部
和 BGA 有相似之处的，还有 LGA（平面网格阵列封装）以及 PGA（插针网格阵列封装）。大家可以注意到，我们最为熟悉的 CPU 采用的就是这三种封装。
先进封装
传统封装开始向先进封装演变。
芯片级封装（CSP）强调尺寸更小型化，其封装面积不超过芯片面积的 1.2 倍。与 BGA 这样的封装相比，CSP 更注重这一点。
封装的层级（来自 Skhynix）
晶圆级封装是芯片级封装的一种，封装的尺寸接近裸芯片大小。
下期讲具体工艺时会提及，封装包含切割工艺。传统封装是先对晶圆进行切割，然后进行封装。而晶圆级封装则是先进行封装，再对晶圆进行切割，两者的流程不同。
晶圆级封装
倒装封装（Flip Chip）发明时间较早。在 1960 年代，IBM 发明了该技术。然而，直至 1990 年代，此技术才开始普及。
不再用金属线连接，而是把晶圆直接反过来，通过晶圆上的凸点（Bump）与基板进行电气连接，这就是采用倒装封装。
倒装封装的 I/O（输入/输出）通道数比传统金属线方式更多。倒装封装的互连长度缩短了。倒装封装的电性能更好。此外，倒装封装在散热方面有优势。倒装封装在封装尺寸方面也有优势。
先进封装的出现，迎合了当时时代发展的需求。
它运用先进的设计与工艺，对芯片实施封装级的重构。这样做使得引脚数量增多了，体积变得更小了，系统集成度也更高了。并且，它能够使系统的性能得到大幅提升。
21 世纪到来后，移动通信和互联网革命进一步爆发。这促使芯片封装朝着高性能、小型化、低成本、高可靠性等方向发展。先进封装技术开始步入高速发展的阶段。
这一时期，芯片内部布局开始往三维空间发展，不再局限于二维。多个晶粒被塞在一起，陆续出现了 2.5D/3D 封装这种技术，还有硅通孔（TSV）、重布线层（RDL）、扇入（Fan-In）型晶圆级封装、扇出（Fan-Out）型晶圆级封装以及系统级封装（SiP）等先进技术。
芯片制程发展逐渐靠近摩尔定律的底线时，这些先进的封装技术便成为了延续摩尔定律的重要手段，犹如“救命稻草”一般。
先进封装的关键技术 2.5D/3D封装
2.5D和3D封装，都是对 芯片进行堆叠封装。
2.5D 封装技术能够把两种或者更多种类的芯片放置到单个封装当中，并且能够让信号进行横向传送，通过这种方式可以使封装的尺寸得以提升，同时也能提升封装的性能。
广泛使用的 2.5D 封装方法是这样的：通过硅中介层（Interposer），把内存和逻辑芯片（GPU 或 CPU 等）放置到单个封装之中。
2.5D 封装需要用到一些核心技术，其中包括硅通孔（TSV），还需要用到重布线层（RDL），同时也需要用到微型凸块等。
3D 封装是一种封装技术，在同一个封装体内，能够在垂直方向上叠放两个或两个以上的芯片。
2.5D和3D封装的主要区别在于：
2.5D 封装是在 Interposer 上进行相关操作，包括布线和打孔。3D 封装则是直接在芯片上进行打孔以及布线，以此来连接上下层的芯片堆叠。相比较而言，3D 封装在要求方面更高，难度也更大。
2.5D 封装起源于 FLASH 存储器（NOR/NAND ）及 SDRAM 的需求。3D 封装也起源于 FLASH 存储器（NOR/NAND ）及 SDRAM 的需求。大名鼎鼎的 HBM（High Bandwidth Memory，高带宽存储器），它是 2.5D 封装的典型应用。大名鼎鼎的 HBM 也是 3D 封装的典型应用。将 HBM 和 GPU 进行整合，能够让 GPU 的性能进一步发挥出来。
HBM，对于GPU很重要，对AI也很重要
HBM利用硅通孔等先进封装工艺，将多个 DRAM 进行垂直堆叠，并且在 Interposer 上与 GPU 封装在一起。HBM 内部的 DRAM 是通过堆叠实现的，这属于 3D 封装。同时，HBM 与 GPU 在 Interposer 上进行合封，这种情况属于 2.5D 封装。
现在业界很多厂商推出的新技术，像 CoWoS 等，是由 2.5D 封装演变而来的；还有像 HBM 等，也是由 2.5D 封装演变而来的；像 Co-EMIB 等，同样是由 2.5D 封装演变而来的；像 HMC 等，依旧是由 2.5D 封装演变而来的；像 Wide-IO 等，还是由 2.5D 封装演变而来的；像 Foveros 等，也是由 2.5D 封装演变而来的；像 SoIC 等，同样是由 2.5D 封装演变而来的；像 X-Cube 等，还是由 2.5D 封装演变而来的。
系统级封装（SiP）
大家都曾听闻过 SoC（System on Chip，系统级芯片）。我们手机当中的那个主芯片，其实就是 SoC 芯片。
SoC 简单而言，是把多个原本具备不同功能的芯片进行整合设计，使其置于一颗单一的芯片里。这样做能够最大程度地减小体积，达成高度集成。
SoC 的设计难度较为巨大。并且还必须获得其他厂商的 IP（知识产权）授权，这使得成本有所增加。
SiP 是 System In Packet，即系统级封装。它和 SoC 是不一样的。
SiP 直接使用多个芯片，通过并排或叠加的方式（2.5D/3D 封装），将它们封装在一个单一的封装体内。
SiP 的集成度没有 SoC 那样高，不过也能够满足需求。它还能减少尺寸，最为重要的是它更灵活，成本也更低，因为它避免了繁琐的 IP 授权步骤。
业界常提及的 Chiplet（小芯粒、小芯片），其本质是 SiP 的思路。它把一类能够满足特定功能的裸片（die），利用 die-to-die 的内部互联技术，相互连接从而形成大芯片。
硅通孔（TSV）
提到了硅通孔（ through silicon via，TSV，也叫硅穿孔 ），并且是反复提到的。
硅通孔的原理挺简单。在硅介质层上进行刻蚀，形成垂直通孔。接着填充金属。通过这样的方式实现上下层的垂直连接，也就达成了电气连接。
垂直互连线距离短且强度高。因此，硅通孔能更易实现小型化，能更易实现高密度，能更易实现高性能等优点，并且非常适合叠加封装（3D 封装）。
硅通孔的具体工艺，我们下期再做介绍。
重布线层（RDL）
RDL 会在芯片表面进行操作，先沉积金属层以及相应的介电层，接着形成金属导线，同时把 IO 端口重新设计到新的且更宽敞的区域，从而形成表面阵列布局，以此实现芯片与基板之间的连接。
RDL技术
简单来说，就是在硅介质层内部重新进行连线，以保证上下两层能够实现电气连通。在 3D 封装里，倘若上下堆叠的是不同类型的芯片（其接口不对齐），那就需要借助 RDL 重布线层，把上下层芯片的 IO 进行对准。
业界的很多技术，像 WLCSP、FOWLP、INFO、FOPLP、EMIB 等，都是以 RDL 技术为基础的。
扇入（Fan-In）/扇出（Fan-Out）型晶圆级封装
WLP 能够分为两类，一类是扇入型晶圆级封装（Fan-In WLP），另一类是扇出型晶圆级封装（Fan-Out WLP）。
扇入型是在晶圆上直接进行封装的。封装完成之后会进行切割。布线工作都在芯片尺寸范围内完成。封装的大小和芯片尺寸是相同的。
扇出型基于晶圆重构技术，会把切割后的各芯片重新布置到人工载板上。接着进行晶圆级封装，之后再进行切割。布线既可以在芯片内，也可以在芯片外。这样得到的封装面积通常比芯片面积大，但能提供的 IO 数量会增加。
目前量产最多的，是扇出型产品。
以上，小枣君尽可能简单地介绍了一些封装的背景知识。
下一期，我要开始介绍封装的主要工艺。敬请关注！
参考文献：
1、《芯片制造全工艺流程》，半导体封装工程师之家；
2、《 一文读懂芯片生产流程》，Eleanor羊毛衫；
3.、《 不得不看的芯片制造全工艺流程》，射频学堂；
《先进封装是什么？它与传统封装的区别是什么？又该如何分类？》，失效分析工程师赵工。
《一文来了解先进封装中的倒装芯片（FlipChip）技术》，这是半导体的全面解读；
《一文来了解硅通孔（TSV）以及玻璃通孔（TGV）技术》，这是圆圆的圆所进行的半导体全解；
《先进封装发展的充要条件已经具备，关键材料的国产替代即将到来》，国金证券；
8、《 Chiplet先进封装大放异彩》，民生证券；
9、维基百科、百度百科、各厂商官网。
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