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200mm, 300mm Wafer-Durchmesser
L/S 0.4μm Fine-Pitch-RDL
AR 15:1 TSV-Aspektverhältnis
1–8 Lagen RDL-Stack

Übersicht

Der Silizium-Interposer ist die kritische Verbindungsstruktur im Zentrum des 2.5D- und 3D-Advanced-Packaging. Er dient als hochdichtes Verdrahtungssubstrat zwischen den Chip-Dies und dem organischen Package-Substrat und bietet die feinen Pitch-Verbindungen (L/S bis hinunter zu 0.4/0.4μm), die auf organischen Substraten nicht erreichbar sind. Through-Silicon Vias (TSVs) bieten vertikale elektrische Durchführungen, während mehrschichtiges Cu-RDL die laterale Verdrahtung zwischen Chiplets, HBM-Stapeln und I/O-Schnittstellen bereitstellt.

GINECHIP liefert Silizium-Interposer-Substrate in passiver, aktiver (CoWoS-L mit eingebetteten LSI) und hochohmiger RF-Ausführung, mit TSV-Aspektverhältnissen bis 15:1 und RDL-Linie/Space bis 0.4/0.4μm. Unsere Interposer sind in 200mm- und 300mm-Durchmessern mit Dickenoptionen von 100μm bis 775μm erhältlich. Alle Interposer durchlaufen eine umfassende elektrische und mechanische Messtechnik, einschließlich TSV-Widerstand/Ausbeute, RDL-Kontinuität, Hohlraumerkennung und Bump-Integritätstests.

Interposer-Typen

Passive TSV Interposer

Am häufigsten

Silizium-Interposer mit TSVs für vertikale elektrische Durchführungen und mehrschichtigem RDL auf Vorder- und/oder Rückseite für die laterale Verdrahtung. Keine aktiven Bauelemente — rein passives Verbindungssubstrat. Verwendet in CoWoS-S, chiplet-basierten Prozessoren und HBM-Integration. Bietet die höchste Verbindungsdichte (L/S bis 0.4/0.4μm) und die niedrigste Signallatenz aller Interposer-Typen.

TSV-Dichte Up to 10⁴/mm²
RDL L/S 0.4/0.4μm
Anwendungsfall CoWoS, HBM
Kosten $$$ – $$$$

Active Interposer (CoWoS-L)

Eingebettete LSI

Silizium-Interposer mit eingebetteten lokalen Silizium-Verbindungs-Dies (LSI) für aktive Signalpufferung, Protokollbrücken und Leistungsmanagement. Die LSI-Chips sind in das Interposer-Dielektrikum eingebettet und bieten aktive Verdrahtung zwischen Chiplets ohne den Latenznachteil eines Verlassens des Interposers. CoWoS-L repräsentiert den State of the Art für die Integration von AI/ML-Beschleunigern.

Eingebettete Dies LSI bridge chips
RDL L/S 0.4/0.4μm
Anwendungsfall AI/ML accelerators
Kosten $$$$ – $$$$$

High-Resistivity RF Interposer

RF/mmWave

Silizium-Interposer auf hochohmigem (> 1 000 Ω·cm) Silizium, um Substratverluste bei RF- und mmWave-Frequenzen zu minimieren. Ermöglicht die Integration von Antennenarrays, Beamforming-ICs und Transceivern auf einem einzigen Interposer mit integrierten passiven Bauelementen (IPDs) zur Impedanzanpassung und Filterung. Verwendet in 5G-AiP-Modulen und Phased-Array-Radar.

Widerstand > 1,000 Ω·cm
Substratverlust < 0.1 dB/mm @ 28GHz
Anwendungsfall 5G AiP, Radar
Kosten $$$ – $$$$

Technische Spezifikationen

ParameterSpezifikation
MaterialSingle-crystal silicon (CZ, FZ), High-resistivity Si (> 1,000 Ω·cm for RF)
Durchmesser200mm (8″), 300mm (12″)
Dicke100μm – 775μm (standard), 50μm – 100μm (ultra-thin with temporary carrier)
TSV-Durchmesser5μm – 100μm (application-dependent)
TSV-Tiefe20μm – 300μm
TSV-AspektverhältnisUp to 15:1 (via-first), up to 10:1 (via-middle)
RDL L/S0.4/0.4μm (fine-pitch), 2/2μm (standard), 5/5μm (coarse)
RDL-Lagen1 – 8 metal layers (Cu damascene or semi-additive)
DielektrikumSiO₂ (CVD), Si₃N₄, low-k polymer (BCB, PI)
Bump-Typμ-bump (Cu pillar + SnAg cap), C4 bump (SAC305/SnPb), Cu hybrid bond pad
Bump-Pitch10μm (hybrid bond) – 400μm (C4)
Interposer-FootprintUp to 2.5× reticle size (~2,100mm²) with stitching
TTV≤ 2μm (200mm), ≤ 3μm (300mm)
Bow / Warp≤ 30μm Bow, ≤ 40μm Warp (300mm, post-TSV)
VerpackungClass 100 cleanroom vacuum-sealed cassette or single-wafer shipper

Anwendungen

CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate)

TSMC's CoWoS platform is the most widely deployed silicon interposer technology, with production volumes exceeding 2.68 million wafers. The silicon interposer provides the high-density interconnect fabric between logic compute dies, HBM stacks, and I/O chiplets. GINECHIP supplies the starting silicon substrates, TSV-processed wafers, and RDL-metallized interposers for CoWoS production.

HBM-(High-Bandwidth-Memory-)Integration

HBM-Stapel (HBM2E, HBM3, HBM3E) erfordern Silizium-Interposer mit 1.024-Bit-breiten Schnittstellen und Bump-Pitches von 55μm (μ-Bump) bis 10μm (Hybridbonding). Der Interposer routet den breiten Speicherbus vom Logik-Die an der Basis des HBM-Stapels zum Rechen-Die und ermöglicht Bandbreiten von 1,6 TB/s pro Stapel.

Chiplet-basierte Systemintegration

Die standardisierten Schnittstellen UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) und BoW (Bridge of Wires) ermöglichen die heterogene Chiplet-Integration auf Silizium-Interposern. Der Interposer stellt die physische Verbindungsschicht bereit und unterstützt UCIe-Standard- und erweiterte UCIe-Standard-Datenraten von 16–64 GT/s pro Lane über mehrere retikelgroße Chiplets hinweg.

AI/ML-Beschleuniger-Packaging

Trainings- und Inferenzbeschleuniger für große Sprachmodelle (LLM) erfordern Interposer mit Reticle-Stitching, um Die-Größen von mehr als dem 2,5-Fachen des Reticle-Limits unterzubringen. Der Interposer verbindet mehrere Compute-Tiles, HBM-Stapel und Hochgeschwindigkeits-SerDes-Chiplets mit einer Bandbreite von über 10 TB/s über den Interposer.

Netzwerk-Switch-ASICs

Data center switch ASICs (51.2T, 102.4T) require interposers for integrating the large switch die with multiple HBM stacks and high-speed SerDes. The interposer's dense routing capability (L/S 0.4/0.4μm) is essential for routing the massive I/O count (2,000+ signal pins) from the switch ASIC to the package substrate.

FPGA- & Emulationsplattformen

Multi-Die-FPGAs und Hardware-Emulationsplattformen nutzen Silizium-Interposer, um mehrere FPGA-Fabric-Dies auf einem einzigen Interposer zu verbinden. Der Interposer bietet die hochbandbreite, latenzarme Die-zu-Die-Verbindungsstruktur, die es dem Multi-Die-FPGA ermöglicht, als ein einziges logisches Gerät zu erscheinen.

Qualität & Messtechnik

TSV-Widerstand & Ausbeute

4-Punkt-Kelvin-Sondenmessung an Teststrukturen. TSV-Widerstand < 50 mΩ (typisch, 10×100μm Via). Daisy-Chain-Kontinuitätsausbeute > 99,9% bei 1.000-Via-Ketten.

TSV-Isolation & Leckage

I-V-Messung zwischen TSV und Siliziumsubstrat. Leckstrom < 1 nA bei 5V-Bias. Durchbruchspannung > 50V für 200nm thermischen SiO₂-Liner.

RDL-Elektrotest

Kontinuitäts- und Isolationsprüfung an RDL-Teststrukturen. Leitungswiderstand entspricht Ziel-Schichtwiderstand (Cu: 1,7 μΩ·cm Bulk). Zwischenschicht-Dielektrikum-Durchbruch > 5 MV/cm.

Röntgen- / Akustikmikroskopie

Hohlraumerkennung in TSV-Cu-Füllung und Bump-Verbindungen. Keine Hohlräume > 1μm in der TSV-Füllung. C-SAM zur Grenzflächen-Delaminierungsprüfung nach dem Reflow.

TTV- / Bow- / Warp-Interferometrie

Ganzwafer-Topografie nach TSV und nach RDL. TTV ≤ 2μm, Bow ≤ 30μm, Warp ≤ 40μm für 300mm-Wafer. Kritisch für die anschließenden Bonding- und Montageschritte.

AFM-Oberflächenrauheit

Oberflächenrauheitsmessung nach CMP. Cu-Dishing < 50nm, Dielektrikum-Erosion < 30nm. Ra nach CMP < 1nm für Hybridbonding-Kompatibilität.

FIB-SEM-Querschnitt

Fokussierte Ionenstrahl-Fräsung und SEM-Abbildung von TSV- und RDL-Querschnitten. Verifizierung von Barriere-/Seed-Kontinuität, Cu-Füllqualität und Grenzflächenintegrität.

Bump-Scher- / Zugtest

Mechanische Integritätsprüfung von μ-Bumps und C4-Bumps nach JEDEC JESD22-B117. Scherfestigkeit > 50 MPa für Cu-Pillar-Bumps. Zugfestigkeit > 5g für C4-Bumps.

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CoWoS-kompatibel TSV + RDL 200/300mm HBM-bereit