一、先进封装、HBM 迎来大规模产能建设周期
2026 年国内半导体封测行业开启大规模扩产。头部封测企业拟定增募资 65 亿元,投入高性能计算先进封装平台、电源模组封装测试产能建设;另有企业投入 18.5 亿元布局存储芯片封测项目,实现每月 1 万片 2.5D 先进封装新增产能。
全球存储行业同步推进 HBM 高带宽内存产能建设,多家存储厂商计划将 HBM 月产能提升至约 10 万片,产能相较往年近乎翻倍,HBM4 产品占比提升至五成。大规模扩产背景之下,有一项挑战不容忽视:先进芯片封测对应的温度可靠性验证能力,必须跟上产能扩张脚步。
二、先进封装带来多重温度可靠性难题
先进封装技术将多颗芯片、中介层、基板集成至狭小空间,芯片热密度大幅提升,温度循环环境下暴露四类可靠性风险。 第一为热管理难题:高算力芯片结温不断抬升,封装散热路径、腔体温度均匀性直接决定器件长期稳定性。 其次是基板翘曲风险:不同封装材料热膨胀系数存在差异,温度交替变化会产生翘曲应力,引发分层、裂纹缺陷。 第三是 TSV 硅通孔应力集中:温度变化产生的应力会作用于硅通孔结构,极易造成内部互连失效。 第四是微焊点疲劳损伤:2.5D/3D 封装微凸点、混合键合结构,反复热循环下会发生热疲劳,是先进封装主要失效来源。
以上问题,要求可靠性试验设备具备宽温域、高温度均匀度,并且支持长时间不间断连续运行。以 2.5D 封装产品为例,中介层同时搭载计算芯片与 HBM,各个芯片功耗不同,箱内存在明显温度梯度。测试不仅要保证箱体整体温度指标达标,还需要多路温度采集通道监控不同芯片点位局部温度,以此评估热应力分布状态,普通小型试验箱难以满足这类复杂测试需求。
三、HBM 堆叠产品:散热与热应力双重测试考验
HBM 多层堆叠 DRAM 结构,是先进封装中测试条件最为严苛的产品类型。数十层 DRAM 裸片依靠 TSV 互连堆叠在一起,集成度极高,衍生两大测试难点。
一方面散热条件受限,堆叠结构散热路径长,芯片内部温升明显,需要通过高低温循环验证散热方案与整机性能稳定性。另一方面多层堆叠结构在温度交变环境承受复杂热应力,只要任意一层互连出现失效,整颗 HBM 器件直接报废。
行业常规测试项目包含高温工作寿命、温度循环、高温贮存、温度冲击等。HBM 器件经济价值高,对试验设备容错能力要求严苛。设备出现温度过冲、温控漂移,会直接造成整批昂贵样品报废。所以行业十分看重设备过冲控制与长期运行稳定性,15℃/min 温变速率条件下过冲≤±0.5℃、波动度≤±0.3℃,不只是纸面参数,更是保护高价值样品的**底线。
四、封测产线:分级搭建温度可靠性验证体系
现代化封测工厂,采用分级组合的温度验证方案。芯片筛选阶段,利用小型快速温变试验箱完成大批量芯片温度循环,在封装之前筛分出早期失效器件;封装完成后,使用中型高低温试验箱开展数千次温度循环,验证焊点、TSV、基板可靠性;服务器整机系统级别测试,则依靠步入式试验箱完成。
分级测试体系的关键在于数据统一,各级测试设备采用统一控温算法与计量校准标准,方便失效问题定位。企业扩产阶段还需要考量设备交付、调试周期,测试产线需要和芯片制造产能同步爬坡。选择具备规模化生产能力、完善服务网络的设备供应商,能够缩短产线建设周期。
五、广东宏展科技:芯片封装整机全层级温度测试方案
广东宏展科技依靠高低温试验箱、TC 系列快速温变试验箱、步入式试验箱完整产品矩阵,匹配封测产线不同层级可靠性测试。
高低温试验箱常规温域-70℃~+180℃,支持定制-80℃~+200℃;控温精度 ±0.3℃,温度均匀度≤±0.5℃,符合 JEDEC JESD22A104 标准,胜任封装级长期温循、高温工作寿命测试。TC 系列快速温变试验箱提供 5~25℃/min 带载实测速率,选配液氮可达 30℃/min;80L~800L 标准容积现货,搭配多层样品架完成芯片批量 ESS 应力筛选。
步入式试验箱容积覆盖 1000L~10000L,可容纳 42U 标准服务器机柜,能够承受最高 50kW 被测件自发热负载,满足算力整机系统级验证。全部机型支持试验程序预存调用,输出可追溯测试报表;TC 中型机型配备 24 路温度采集接口,可同步采集多颗芯片、HBM 器件不同点位温度,帮助工程师量化评估热应力分布。依托东莞、昆山、重庆三大制造基地,年产能超 2000 台,可以支撑半导体企业多基地产线同步部署。
六、产能规模提升,可靠性标准不能降低
先进封装与 HBM 行业的产能比拼,不只看晶圆产出数量,更要看每一片产品的可靠性水平。产能可以快速翻倍,但是可靠性验证标准不能随之降低。广东宏展科技 21 年专注环境可靠性试验装备,构建起芯片级延伸至系统整机的完整温度验证方案,助力封测企业在扩产浪潮之下守住产品质量底线。