曾燕萍，张景辉，朱旻琦，顾 林

（中科芯集成电路有限公司，江苏无锡214072）

1 引言

异构集成是后摩尔时代的关键技术，是将不同结构、不同材料的器件集成在同一封装中的先进IC集成技术[1-4]。异构集成技术涉及单芯片和多芯片集成、光子器件集成、功率电子器件集成、微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）和传感器集成、5G等要素，贯穿了新材料、新器件、测试、热管理、协同设计与仿真等多个领域。其中，系统级封装（System in Package,SiP）、2.5D和3D互连技术与晶圆级封装（Wafer Level Package,WLP）是异构集成的主要技术领域。

异构集成使产品在性能（互连长度、信号延迟、传输速率、功耗等）、尺寸（体积、重量）和成本方面实现突破，在通信、交通、医疗、航空航天与国防领域受到了广泛的关注。例如，美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA）在2017年推出了电子复兴计划（Electronics Resurgence Initiative,ERI），旨在促进新材料、电路设计和系统架构等领域的创新性研究，开启下一代电子革命。其中，通用异构集成及知识产权复用策略（Common Heterogeneous Integration and Intellectual Property IP ReuseStrategies,CHIPS）[5]计划旨在通过混合和匹配即插即用式小芯片（Chiplet）构建一个模块化的半导体生态系统；三维单芯片系统（3D Monolithic System-on-Chip,3D SoC）[6]项目则是在单衬底的垂直方向上进行三维集成来构建微系统。佐治亚理工学院、密歇根大学等研究机构与英特尔、洛克希德-马丁等企业都参与其中，主要是在系统架构、标准协议、封装技术等领域开展异构集成技术的研究。

先进封装技术是实现异构集成物理结构的基础。然而，随着系统集成度、信号速率和功耗的提高，芯片、封装与系统层级之间的电磁、热、力场的相互干扰越来越明显，造成产品的信号完整性、电源完整性和热-机械失效问题愈发严重。……