我们能否应为异构集成而感谢亚里士多德？

几年前，我们可能没有预测到在2018年专门针对全球电子加密货币挖矿的高端芯片的需求不断增长。那些参与搜索哈希函数（hash）的人的眼睛中闪烁着类似于淘金热时期的狂热和希望的光芒。率先找到答案的冲刺，当然以及用比特币支付的诱人回报，促使参与者要求更多的计算能力。当你可以运行每秒terahashes（TH / s）的算力时，为什么要停留在每秒megahashes（MH / s）上呢？ 这种需求正渗透到整个半导体供应链中，当然也达到了后段部分。

随着我们的生活与手机的连接日益密切，这些需求推动了对更多数据、更高速度、更多连接性和更多便携性的要求，而且这些要求在不断提高。晶体管尺寸的扩展面临着越来越复杂的解决方案所带来的独特挑战，如多重曝光技术的发展（有人在研发八重曝光吗？）以及将EUV光刻技术引入量产。这些都是很难解决的问题，并且肯定会造成生产周期的延迟。那然后怎么样？某些领域的发展不会造成成本的指数级增长，将一些焦点转移到这些领域是有道理的。随着晶圆级封装和3D集成的发展，这推动了后段的变革。这个趋势合乎情理，因为行业将继续寻求更明智的方式进行封装，以满足更复杂的功能性和更低的功耗方面日益增长的需求。

为了理解这些功能如何结合，我们可以看看元件是如何从不同的构建模块演化成为完整的系统，这些构建模块可能包括但不限于传感器、执行器、MEMS、RF通信、电力电子、GPU、CPU和存储器。这些模块通常具有不同的电性要求，并且由于成本和/或技术的限制，经常在使用片上系统（SoC）方法时在单芯片集成上受到限制。此外，超薄手机对于高密集集成的需求格外迫切。

亚里士多德是第一个提出协同概念的人。整体大于部件总和的思想在这里非常重要，可以被认为是封装异构整合背后的动机。将所有部件放在一个封装中，会比每个部件本身单独作用具有更强的可操作特性和更多的功能性，这难道不是很理想吗？

有多种方法来构建系统级封装（SiP），这取决于应用、所包含构建模块的类型以及所使用的封装技术类型。先进封装技术一直在改进新的晶圆级封装（WLP）方法，如扇入式晶圆级封装（FI-WLP）、扇出式晶圆级封装（FO-WLP）、2.5D /硅中介层和3D-IC，这些成为将不同芯片集成到小型独立封装中的基础。

总体性能，外形尺寸，功耗和成本都可以为实现异构集成提供动力。这对KLA-Tencor意味着什么？将多个芯片整合成为复杂系统的方法增加了单个坏芯片破坏整个封装的风险。如果希望保持严格的质量控制要求但又不牺牲交付时间，则根源处的工艺控制是关键。对于后段，KLA-Tencor专注于晶圆级和元件级的检测和量测。对于关键的晶圆级工艺步骤，例如硅通孔（TSV）和重布线层（RDL）的形成，必须在工艺流程早期监测如裂纹和短路这样的杀手级缺陷。在根源处探测影响良率的缺陷可以实现高效反馈，从而快速解决工艺问题。在发现杀手级缺陷的情况下，可以阻止该芯片继续流入后续的封装步骤。为了在切割之后保持良率，在集成到SiP之前需要检查裸晶和封装元件。根据封装类型的不同，需要在批量生产中捕获不同的缺陷类型。对于裸晶，这可能是崩碎缺陷、侧壁裂纹和内部芯片裂纹，而对于FI-WLP，侧壁裂纹检测是最关键的，因为它们会导致最终封装后的产品良率降低。最后，完成的SiP还需要质量控制，尤其是因为这些封装都有特定的要求，例如对封装高度的容差很低，以及需要检测有EMI屏蔽的SiP上微小的露铜缺陷。

技术创新使得越来越特殊和复杂的封装变为可行，因此KLA-Tencor需要针对如裸晶内部的微小裂纹这样的缺陷类型提供高灵敏度，同时也要保持卓越的产品灵活性，以支持封装技术随着不断增加的应用而朝着多个方向的发展。 这意味着我们需要能够提供多种的基板处理方案以及多种外形尺寸的检测功能。 随着技术的不断发展，我们的目标是保持与客户的协同，以支持其当前和未来的工艺控制的需求。

Pieter Vandewalle, KLA-Tencor公司ICOS部门高级营销总监