一、先進封裝、HBM 迎來大規模產能建設周期
2026 年國內半導體封測行業開啟大規模擴產。頭部封測企業擬定增募資 65 億元,投入高性能計算先進封裝平臺、電源模組封裝測試產能建設;另有企業投入 18.5 億元布局存儲芯片封測項目,實現每月 1 萬片 2.5D 先進封裝新增產能。
全球存儲行業同步推進 HBM 高帶寬內存產能建設,多家存儲廠商計劃將 HBM 月產能提升至約 10 萬片,產能相較往年近乎翻倍,HBM4 產品占比提升至五成。大規模擴產背景之下,有一項挑戰不容忽視:先進芯片封測對應的溫度可靠性驗證能力,必須跟上產能擴張腳步。
二、先進封裝帶來多重溫度可靠性難題
先進封裝技術將多顆芯片、中介層、基板集成至狹小空間,芯片熱密度大幅提升,溫度循環環境下暴露四類可靠性風險。 第一為熱管理難題:高算力芯片結溫不斷抬升,封裝散熱路徑、腔體溫度均勻性直接決定器件長期穩定性。 其次是基板翹曲風險:不同封裝材料熱膨脹系數存在差異,溫度交替變化會產生翹曲應力,引發分層、裂紋缺陷。 第三是 TSV 硅通孔應力集中:溫度變化產生的應力會作用于硅通孔結構,極易造成內部互連失效。 第四是微焊點疲勞損傷:2.5D/3D 封裝微凸點、混合鍵合結構,反復熱循環下會發生熱疲勞,是先進封裝主要失效來源。
以上問題,要求可靠性試驗設備具備寬溫域、高溫度均勻度,并且支持長時間不間斷連續運行。以 2.5D 封裝產品為例,中介層同時搭載計算芯片與 HBM,各個芯片功耗不同,箱內存在明顯溫度梯度。測試不僅要保證箱體整體溫度指標達標,還需要多路溫度采集通道監控不同芯片點位局部溫度,以此評估熱應力分布狀態,普通小型試驗箱難以滿足這類復雜測試需求。
三、HBM 堆疊產品:散熱與熱應力雙重測試考驗
HBM 多層堆疊 DRAM 結構,是先進封裝中測試條件最為嚴苛的產品類型。數十層 DRAM 裸片依靠 TSV 互連堆疊在一起,集成度極高,衍生兩大測試難點。
一方面散熱條件受限,堆疊結構散熱路徑長,芯片內部溫升明顯,需要通過高低溫循環驗證散熱方案與整機性能穩定性。另一方面多層堆疊結構在溫度交變環境承受復雜熱應力,只要任意一層互連出現失效,整顆 HBM 器件直接報廢。
行業常規測試項目包含高溫工作壽命、溫度循環、高溫貯存、溫度沖擊等。HBM 器件經濟價值高,對試驗設備容錯能力要求嚴苛。設備出現溫度過沖、溫控漂移,會直接造成整批昂貴樣品報廢。所以行業十分看重設備過沖控制與長期運行穩定性,15℃/min 溫變速率條件下過沖≤±0.5℃、波動度≤±0.3℃,不只是紙面參數,更是保護高價值樣品的**底線。
四、封測產線:分級搭建溫度可靠性驗證體系
現代化封測工廠,采用分級組合的溫度驗證方案。芯片篩選階段,利用小型快速溫變試驗箱完成大批量芯片溫度循環,在封裝之前篩分出早期失效器件;封裝完成后,使用中型高低溫試驗箱開展數千次溫度循環,驗證焊點、TSV、基板可靠性;服務器整機系統級別測試,則依靠步入式試驗箱完成。
分級測試體系的關鍵在于數據統一,各級測試設備采用統一控溫算法與計量校準標準,方便失效問題定位。企業擴產階段還需要考量設備交付、調試周期,測試產線需要和芯片制造產能同步爬坡。選擇具備規模化生產能力、完善服務網絡的設備供應商,能夠縮短產線建設周期。
五、廣東宏展科技:芯片封裝整機全層級溫度測試方案
廣東宏展科技依靠高低溫試驗箱、TC 系列快速溫變試驗箱、步入式試驗箱完整產品矩陣,匹配封測產線不同層級可靠性測試。
高低溫試驗箱常規溫域-70℃~+180℃,支持定制-80℃~+200℃;控溫精度 ±0.3℃,溫度均勻度≤±0.5℃,符合 JEDEC JESD22A104 標準,勝任封裝級長期溫循、高溫工作壽命測試。TC 系列快速溫變試驗箱提供 5~25℃/min 帶載實測速率,選配液氮可達 30℃/min;80L~800L 標準容積現貨,搭配多層樣品架完成芯片批量 ESS 應力篩選。
步入式試驗箱容積覆蓋 1000L~10000L,可容納 42U 標準服務器機柜,能夠承受最高 50kW 被測件自發熱負載,滿足算力整機系統級驗證。全部機型支持試驗程序預存調用,輸出可追溯測試報表;TC 中型機型配備 24 路溫度采集接口,可同步采集多顆芯片、HBM 器件不同點位溫度,幫助工程師量化評估熱應力分布。依托東莞、昆山、重慶三大制造基地,年產能超 2000 臺,可以支撐半導體企業多基地產線同步部署。
六、產能規模提升,可靠性標準不能降低
先進封裝與 HBM 行業的產能比拼,不只看晶圓產出數量,更要看每一片產品的可靠性水平。產能可以快速翻倍,但是可靠性驗證標準不能隨之降低。廣東宏展科技 21 年專注環境可靠性試驗裝備,構建起芯片級延伸至系統整機的完整溫度驗證方案,助力封測企業在擴產浪潮之下守住產品質量底線。