封裝AlSiC的應用有哪些？
一、封裝AlSiC的應用
IC產業(yè)的發(fā)展與其設計、測試、流片、封裝等 各環(huán)節(jié)密切相聯(lián)，最終在市場應用中體現(xiàn)價值認同，良 性循環(huán)形成量產規(guī)模，實現(xiàn)經濟效益。封裝技術至關 重要，尤其是軍用產品一致采用金屬封裝、陶瓷封裝 結構，確保器件、模塊、組件、系統(tǒng)的整體可靠性。金 屬封裝氣密性高，散熱性好，形狀可多樣化，有圓形、 菱形、扁平形、淺腔與深腔形等，其材料難以滿足當 今航空航天、艦船、雷達、電子戰(zhàn)、精確打擊、天基和 ?；到y(tǒng)對大功率、微波器件封裝的需求。按目前 VLSI電路功耗的同一方法計算，未來的SoC芯片將達到太陽表面溫度，現(xiàn)有的設計和封裝方法已不能滿 足功率SoC系統(tǒng)的需求。AlSiC恰好首先在這一領域 發(fā)揮作用，現(xiàn)以軍用為主，進而推向其他市場。
封裝金屬材料用作支撐和保護半導體芯片的金屬 底座與外殼，混合集成電路HIC的基片、底板、外 殼，構成導熱性能最好，總耗散功率提高到數(shù)十瓦, 全氣密封性，堅固牢靠的封裝結構，為芯片、HIC提 供一個高可靠穩(wěn)定的工作環(huán)境，具體材料性能是個首 選關鍵問題。常用于封裝的電子金屬材料的主要特性 如表1所示。
在長期使用中，許多封裝尺寸、外形都已標準 化、系列化，存在的主要缺陷是無法適應高性能芯片 封裝要求。例如，Kovar ( 一種Fe-Co-Vi合金)和Invar (一種Fe-Ni合金）的CTE低，與芯片材料相近， 但其K值差、密度高、剛度低，無法全面滿足電子 封裝小型化、高密度、熱量易散發(fā)的應用需求。合金 是由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素 所組成的金屬材料，具有其綜合的優(yōu)勢性能。隨之發(fā) 展的 M080 Cu20、Cu/ Invar/Cu、Cu/ Mo/Cu 等合金 在熱傳導方面優(yōu)于Kovar，但其比重大于Kovar，仍不適合用作航空航天所需輕質的器件封裝材料。
常用金屬封裝材料與CaAs芯片的微波器件封裝 需求存在性能上的差距，使得研發(fā)一種新型輕質金屬 封裝材料,滿足航空航天用器件封裝成為急需，引發(fā) 相關部門調試重視。經過近些年來的深入研究，AlSiC 取得產業(yè)化進展，相繼推動高硅鋁合金Si/Al實用化 進程，表2示出其主要性能與常用封裝材料的對比。將SiC與Al合金按一定比例和工藝結合成AlSiC后，可克服目前金屬封裝材料的不足，獲得高K值、低 CTE、高強度、低密度導電性好的封裝材料。
從產業(yè)化趨勢看，AlSiC可實現(xiàn)低成本的、無需進一步加工的凈成形(net-shape )或需少量加工的近凈成形制造，還能與高散熱材料（金剛石、高熱傳導石墨等）的經濟性并存集成，滿足大批量倒裝芯片封 裝、微波電路模塊、光電封裝所需材料的熱穩(wěn)定性及散溫度均勻性要求，同時也是大功率晶體管、絕緣柵雙極晶體管的優(yōu)選封裝材料，提供良好的熱循環(huán)及可靠性。
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隨著物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)和人工智能驅動的新計算時代的發(fā)展，對半導體器件的需求日益增長，同時也催生了市場對半導體材料的需求，半導體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵半導體材料國產化的政策導向下，本土半導體材料廠商不斷提升半導體產品技術水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國外半導體廠商的壟斷格局，推進中國半導體材料國產化進程，促進中國半導體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國半導體材料市場規(guī)模逐年增長，從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計，2017-2020年全球62座新投產的晶圓廠中有26座來自中國大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時代的來臨，汽車電動化進程拉動IGBT規(guī)模增長。得益于對清潔能源高速增長的需求，IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長，IGBT市場在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復合年增長率（CAGR）增長，預計2026年市場規(guī)模為84億美元。新能源車應用作為IGBT市場規(guī)模的重要增量，2020年市場規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復合年增長率為23%，預計2026年新能源車用IGBT市場規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網時代的到來，中國大陸的半導體產業(yè)得以在眾多領域實現(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅使全球半導體產業(yè)從韓國、中國臺灣向中國大陸轉移。目前，我國已經成為最大的半導體市場，并且繼續(xù)保持最快的增速，預計半導體市場增長將持續(xù)帶動半導體材料行業(yè)快速發(fā)展。
