“中国建造”加速转型“中国智造”

“中国建造”加速转型“中国智造”

作为“中国名片”之一,“中国建造”打造了一个个令世界惊叹的超级工程,创造了蜚声海外的国家品牌。在新的历史时期,面对不断快速变化的新形势,“中国建造”迫切需要优化生产关系,提高运营效率,抵御危机压力,重塑核心竞争力。毋庸置疑,智能建造是建筑业供给侧改革的技术支撑,是做强做优“中国建造”的关键抓手,是增强国家竞争实力的有效途径。在加速转型“中国智造”的过程中,“中国建造”正在加快走向国际市场,助力我国迈入智能建造世界强国行列。

普华永道中国管理咨询业务CEO张立钧在谈到新基建机遇下的建筑企业未来规划时建议,在新时期、新环境、新载体下,建筑企业应抓住新的业务布局,探索新的业务模式,增强“外延式发展”能力,优化组织体系和资源配置,实现可持续发展,要推动建筑产业从传统的物理空间走向数字化空间的拓展、渗透,使数字化手段走向更大的生态。

Xperi晶圆对晶圆工艺的第一步是使用化学机械抛光(CMP)抛光晶圆表面,即通过化学方法和机械方法抛光表面。在这一过程中,铜焊板略微凹陷在晶圆表面,得到浅而均匀的凹槽,有较好的良率。

用“相机”一拍,就能识别出水果的含糖量、新鲜度,空气的PM2.5含量、污染物浓度,土壤的元素含量、肥沃程度……清华大学电子工程系教授鲍捷发明的量子点光谱仪一经问世,就引起多个行业高度关注。“光谱是每种物质与生俱来的‘指纹’,量子点光谱仪可借助相当于头发直径万分之一的量子点纳米材料识别物质的光谱,再通过‘后端’的数据库准确判断物质的种类、数量等信息。”鲍捷说。

此次签约合作包含四个境外工程,分别是援白俄罗斯国际标准游泳馆项目、菲律宾马卡蒂地铁大交通EPC项目、菲律宾马尼拉国际金融总部基地中心城星城项目以及塞尔维亚贝尔格莱德中塞港商业综合体项目。

中国信息通信研究院在本届智博会上发布的《中国数字经济发展白皮书(2020年)》显示,2019年我国数字经济增加值规模达到35.8万亿元。其中,数字产业化增加值达7.1万亿元,同比增长11.1%;产业数字化增加值约为28.8万亿元,服务业、工业、农业的数字经济渗透率分别达到37.8%、19.5%和8.2%,成为国民经济发展的重要支撑力量。

服贸会通过线下线上结合的方式举办专题论坛,在吸收引进国外工程建设先进信息技术和先进经验的同时,充分展示中国建筑服务的优秀经验和创新应用成果,并通过服贸会这个平台促成了多个“一带一路”及境外工程项目的意向合作。

台积电的SoIC计划于2021年投入生产,可以实现小间距HBM和SRAM存储立方体以及类似3D的芯片架构。台积电研究员MF Chen在最近的一篇论文中说,与当今HBM相比,“继承了SoIC的DRAM存储器立方体可以提供更高的存储器密度、带宽和功率效率。”

中国建筑股份有限公司董事会主席石治平认为,建筑企业信息化将带来多点机遇:深化BIM应用促进项目多方协同;实施ERP系统实现业财融合;通过新技术应用转变生产管理;借助新技术创造全球运营管控新模式,并在此基础上建设建筑产业互联网。

智能加码构筑“中国建造”发展新格局

分离晶圆也经历类似的过程,晶片使用两步工艺键合,首先是电介质互连,然后是金属互连。

单一镶嵌工艺是一项成熟的技术,通常是将氧化物材料沉淀在晶圆上,然后用微小的通孔对氧化物材料进行蚀刻并绘制图案,最后通过沉积工艺填充铜,继而在晶圆表面上形成铜互连或焊盘,铜焊盘以微米为单位,相对较大。这一过程与当今先进的晶圆厂芯片生产类似,但对于高级芯片而言,最大的区别在于铜互连是纳米级别的。

完成计量步骤后,还需要对晶圆进行清洁和退火处理,然后再使用刀片或隐形激光切割系统在晶圆上切割芯片,这将产生用于封装的单个裸片。裸片切割极具挑战性,若切割不当则会产生颗粒、污染物和边缘缺陷。

Uhrmann说,“晶圆对晶圆的键合方式正在发展,当我看到这种方式的过程时,看到工具开发的方向时,我认为这是一项非常复杂的集成任务,但是台积电这样的公司正在推动这个行业的发展,我们可以对其抱有期待。”

具备超高导电性和透光度的石墨烯柔性透明键盘,可根据环境温度和太阳辐照自动调节颜色和透光度的智能玻璃,能在“千里之外”实时提供技术支撑的“5G+AR”远程运维……9月17日闭幕的2020线上中国国际智能产业博览会上,众多“黑科技”让人印象深刻。

当下最先进的2.5D封装和3D封装是供应商所使用的现有互连方案和晶圆键合器。在这些封装中,使用铜凸块或铜柱堆叠和连接裸片,基于焊接材料,凸块和支柱在不同的设备之间提供小而快速的电气连接。

要实现建筑业的高质量发展,新基建指明了未来探索新业态的方向。在中国工程院院士、华中科技大学教授丁烈云看来,要抓住新一轮科技革命的历史机遇,高度重视数字技术对工程建造的变革性影响,实现行业的转型升级。在智能建造的助力下,未来的建筑产品可能成为智慧空间。

这一方案将先进封装提高到一个新的水平,在当今先进封装案例中,供应商可以在封装中集成多裸片的DRAM堆栈,并使用现有的互连方案连接裸片。通过混合键合,DRAM裸片可以使用铜互连的方法提供更高的带宽,这种方法也可以用在内存堆栈和其他高级组合的逻辑中。

广联达科技股份有限公司连续10年参与举办中国数字建筑峰会,今年还首次举办了企业家论坛,在董事长刁志中看来,建筑业要想转型升级,首先必须提升认知,用平台思维重构产业生态、用数字思维重新定义业务创新、用闭环思维牢牢抓住数字转型的每一个环节,才能从根本上优化生产关系、提高运营效率、抵御危机压力,重塑中国建筑业的核心竞争力。

混合键合的3D集成,图片源自:Xperi

最先进的微型凸块的间距是40μm至36μm,这里的间距包括一定的空间距离,例如40μm间距就是25μm的铜柱加上15微米的空间距离。

以“现代信息技术在建筑行业中的应用”为主题的建筑服务专题展区首次出现在不久前刚刚落幕的中国国际服务贸易交易会(下称“服贸会”)综合展区,重点展示了人工智能、物联网、5G等信息技术与VR、MR、巡检机器人等创新型智能设备融合,具有国际领先水平的空中造楼机、盾构机等智能建造装备与BIM、大数据、区块链等信息技术融合的智能建造方式。

KGD对封装厂也很重要。“我们收到裸片,对其进行封装,并交付功能产品,合作方会要求我们提供非常高的产量。”东方电气工程技术营销总监曹丽红在最近的一次活动中表示,“因此,我们希望KGD能够经过充分测试并功能良好。”

前利物浦主帅索内斯表示:“利物浦上赛季以18分优势夺冠,所以曼城想要弥补这18分差距,必须要做的比引进迪亚斯更多。”

尽管如此,该技术已被证明可用于图像传感器,其他设备正在研究开发中。Uhrmann说:“计划进一步推出诸如堆叠SRAM到处理器芯片之类的器件。”

不过这可能还不够,在某些时候,还会考虑到探测。FormFactor高级副总裁Amy Leong表示:“传统上认为直接在铜焊盘或铜凸块上进行探测是不可能的,如何在探针尖端和凸块之间保持稳定的电接触是需要关注的重点。”

KLA的Hiebert说:“对于混合键合,测量镶嵌焊盘形成后的晶圆表面必须采用亚纳米精度,以确保铜焊盘苛刻的凹凸要求。铜混合键合的主要工艺挑战包括晶圆表面缺陷控制、晶圆表面轮廓纳米级控制以及控制顶部和底部芯片上的铜焊盘的对准。随着混合键距变小,例如晶圆对晶圆间距小于2μm或裸片对晶圆间距小于10μm,这些表面缺陷、表面轮廓和键合焊盘对准挑战变得更加重要。”

在中国建筑集团总工程师毛志兵看来,智慧建造的技术内核是数字化新型建造方式,未来将影响和渗透到工程建造各个领域,是建筑业供给侧改革的技术支撑。智慧建造是做强做优中国建造的关键抓手,是增强国家竞争实力的有效途径。

窥一斑而知全豹。从已连续举办三届的智博会不难看出,互联网、大数据、人工智能等信息技术日新月异,新产品、新应用层出不穷,新产业方兴未艾,正为经济发展注入源源不断的动能。

台积电正在开发芯片对晶圆(Chip-to-Wafer)的混合键合技术。晶圆键合已经在微机电系统(MEMS)和其他应用中使用多年,且类型众多。“微电子和微机电系统的制造和封装依赖于两个基板或晶片的键合,” Brewer Science的高级研究化学家Xiao Liu说道,“在微机电系统的制造过程中,器件晶圆将被粘合到另一个晶圆上,以保护敏感的MEMS结构。直接键合技术(例如熔融键合和阳极键合)或间接键合技术(例如金属共晶、热压键合和胶粘剂键合)都是常用的方法。使用胶粘剂作为两个基板之间的中间层,处理会更加灵活。”

上海宝冶集团有限公司总经理陈刚介绍,早在2000年,宝冶集团就进入了BIM领域,探索构建企业项目层级数字体系,用软件定义管理。近年来,在大型高科技主题乐园、城市轨道交通、综合管廊等方面,宝冶集团通过技术研发掌握了核心技术,为企业跨越式发展积蓄能量。

为何只有英特尔、AMD等公司可以做?小芯片成为主流的三大挑战

已有IC封装技术的特色

当环境温度偏高时,窗户上的玻璃会自动“雾化”,调整到最佳的遮阳隔热状态;在不同季节、天气、时段和朝向,玻璃能变幻出不同颜色,极大丰富了建筑表皮的艺术表现力……在本届智博会的线下体验馆里,一款会“思考”和“变幻”的玻璃引发众多参观者的好奇。

在本届智博会上,依托科技创新所带来的各种新技术、新产品、新应用,见证着我们生产生活方式的改变,更折射出智能产业发展的新动向。

异构集成是铜混合键合的主要优势

Xperi的技术称为直接绑定互连(DBI),DBI在传统的晶圆厂中进行,并应用于晶圆对晶圆的键合工艺,在这一过程中,先对晶圆进行处理,然后将金属焊盘凹入表面,使表面变得平滑。

目前混合键合技术正在发展,台积电最有发言权,其正在研究一种叫做集成芯片系统(SoIC)的技术。使用混合键合,台积电的SoIC技术可以实现低于微米的键合间距。据悉,SoIC的缓冲垫间距是现有方案的0.25倍。高密度版本可以实现10倍以上的芯片到芯片的通信速度,高达近2000倍的带宽密度和20倍的能源效率。

英超三轮过后,莱斯特城、利物浦、埃弗顿都取得了三连胜,利物浦因为净胜球差距,暂时排在第二名。

不过,化学机械抛光(CMP)实现过程困难,抛光过度会使铜焊盘的凹槽太大,最终可能导致某些焊盘无法接和,抛光不足则会留下铜残留物造成短路。针对这一问题,Xperi开发出200nm和300nm CMP功能。Xperi工程部副总裁Laura Mirkarimi表示:“在过去十年中,CMP技术在设备设计、材料选择和监控方面都进行了创新,能够达到精准控制,让过程可重复且具有稳定性。”

“尽管裸片的对准是一项挑战,但倒装芯片键合机已经向前迈了一大步,”EV Group的Uhrmann说:“晶圆间键合正朝着覆盖层小于100nm的方向发展,因此符合先进节点的要求。对于裸片对晶圆,通常精度和生产量之间存在依赖关系,其中较高的精度可以通过较低的总体生产量来平衡。由于工具已经针对诸如焊接和热压连接之类的后端工艺进行了优化,因此1μm的规格在很长一段时间能都是足够的。混合式芯片对晶圆键合改变了设备设计,这是由精度和设备清洁度引起的,下一代工具的规格将远远低于500nm。”

记者在“中国数字建筑峰会2020”上注意到,图形引擎的本土化自主研发已经引起国内企业的重视,广联达就已经在这方面做了不少工作。据袁正刚介绍,计算机图形学属于数学里面的一个分支,人才非常缺乏,开发难度很大,所以成为“卡脖子”的一环。为此,从2003年起,广联达坚持研发自己的图形引擎,目前在图形引擎的三个核心——图形相互关系、底层数据表达(图形数据库)和图形显示方面,广联达都已经拥有完全的自主知识产权。由于底层的图形运算算法数据库是最核心的部分,要和行业应用结合起来,广联达从一开始就瞄准建造全生命周期。“这样的平台引擎数据库都是全部自主知识产权的,在安全性方面有保障,是可以放在阿里、华为等公有云里面的数据库。”

TSV用于高端2.5D/3D封装。在2.5D封装中,裸片堆叠在内插器上,内插器中包含TSV,中间层是连接芯片和电路板之间的桥梁,可提供更多的I/O和带宽。

上述流程就是Xperi的新裸片对晶圆的铜混合键合工艺的最初模式,其他公司使用类似或有细微不同的流程。

事实上,已知良好模具(KGD)至关重要。KGD是符合给定规格的未包装零件或裸片,如果没有KGD,封装可能遭受低产或失败。

Derakhshandeh说:“在3D裸片对晶圆的堆叠中引入了一个假金属微凸块,以减小TCB工具的倾斜误差,并控制焊料变形,从而使粘合裸片不同位置的电阻和成形接头的质量相同。”。

英特尔要在7nm节点让每个IP都能拆成多个小芯片

“本届智博会上,一大批‘从0到1’的新技术、新产品涌现出来,将牵引经济社会的巨大变革。”腾讯公司副总裁蔡光忠说,腾讯公司融合大数据、人工智能、5G网络、云服务等技术资源在智博会上搭建的智慧名城展馆,展示了智慧政务、智慧教育、智慧医疗、智慧交通等智慧城市要素项目,描摹出未来生活的模样。“其中不少项目已经处于‘从1到100’的应用阶段,正为经济社会发展不断注入新活力。”

小芯片可以存在于现有的封装类型或新的体系架构中。“这是一种架构方法,” UMC(联华电子)负责业务开发的副总裁Walter Ng说,“它正在为任务需求优化解决方案,这些需求包括速度、热量、功率等性能,有时还需要考虑成本因素。”

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数字化时代,数据安全越来越受关注。BIM技术是我国实现向建筑数字化、信息化转型的重要核心技术,但目前BIM建模软件和基础平台被几家国际大型软件开发商所垄断,国内的BIM应用软件还在发展中。业内人士认为,理应对BIM软件的“中国芯”重视起来,而其中最应该重视的就是BIM应用软件的核心技术——图形引擎技术。

“特别是在上海迪士尼和北京环球影城等项目中应用以后,公司深刻地感受到数字技术给传统建筑企业带来的变革和挑战。”陈刚说。

□记者 周武英 综合报道

为此,FormFactor开发了一种基于MEMS的探针设计,称为Skate。结合低接触力,尖端会轻柔地穿过氧化层,从而与凸块形成电接触。

□记者 王金涛 何宗渝 黄兴 重庆报道

服贸会期间,在建筑服务专题论坛上,举行了北京建工、中建一局、中建二局“一带一路”及境外工程项目签约仪式,签约总额达303亿元。

Imec正在开发一种使用TCB实现的10μm间距技术,7μm和5μm也正在研发中。“40μm凸块间距有足够的焊接材料来补偿电流变化。当缩放到10μm或更小的间距时,情况将会发生变化,” Imec的高级科学家Jaber Derakhshandeh在最近的ECTC会议上的一篇论文中说,“在细间距的微泵中,电流量和良好的连接取决于TCB工具的精度、错位、倾斜以及焊料的变形量。”

中建八局第四建设有限公司董事长张景龙则介绍了在数字建筑、数字转型方面的大量实践和成绩:利用装配式+BIM技术,重大项目G20主会场得以在12个月内完工;上合青岛峰会项目更是仅用了6个月就完成了从方案设计到最后竣工交付的过程,其中BIM技术渗透在各个环节,成为项目的技术支撑。

住房和城乡建设部建筑市场监管司副司长廖玉平在“中国数字建筑峰会2020”上指出了下一步工作的重点:发展装配式建筑;逐步以机器代替人工,提升建造水平;加快打造建筑产业互联网平台,打通工厂智能制造与现场智能建造全流程;加大人才培养和队伍建设。

粘合过程对粘合剂的对准精度提出挑战,在某些情况下,对准精度需要达到几微米,业界一般需要达到亚微米级别。

樊军在介绍北京建工签约白俄罗斯项目情况时表示,从中国建造到中国智造是北京建工集团深化拓展国际市场的必由之路。此次签约的白俄罗斯国际标准游泳馆项目,在中国设计,国外建造,充分利用了数字孪生模拟建造场景、通过物联网大数据实现施工过程数据采集等智能建造技术。期待通过交流合作,进一步提升企业的科技创新创效能力,同时将体现中国质量、中国速度、中国品牌的服务能力推向世界。

中建一局和二局分别承揽了菲律宾的两大项目。中建二局总经理石雨在签约现场介绍说,依托庞大的科技研发体系,集团向高效制造、绿色制造和智能建造迈进,在国内外承建了一大批工艺复杂、技术先进、有重大影响的高大精尖工程。大量的地标性建筑也为集团赢得本次合同奠定了坚实的基础,这一项目将采用中国标准、中国设计、中国施工、中国设备。

EV Group业务发展总监Thomas Uhrmann表示:“总体而言,晶圆对晶圆是设备制造的首选方法,在整个工艺流程中,晶圆都保留在前端晶圆厂环境中。在这种情况下,用于混合键合的晶圆制备在界面设计规则、清洁度、材料选择以及激活和对准方面面临诸多挑战。氧化物表面上的任何颗粒都会产生比颗粒本身大100至1,000倍的空隙。”

大道至简,实干为要,转型升级在“知”更在“行”。可喜的是,建筑行业一批领军企业早已在数字化和智能化变革大潮中进行了持续的实践,一栋栋搭载数字化、智能化创新成果的建筑拔地而起,完成了多少过去不可能做到的事,“中国建造”正在加快走向国际。

打造“中国建造”升级版

一些大型建筑企业已经开始利用新技术整合全球资源,实现企业的全球化发展。陈刚介绍,上海宝冶在菲律宾设立了BIM中心,充分利用了当地的人才、技术、管理资源。通过在海外设点,上海宝冶还能利用不同国家和地区的成本差异让信息“跑起来”,同时还在探索模块化经营,用科技和信息手段来整合不同资源。

转型会给建筑业带来哪些变革?在中国建筑集团总工程师毛志兵看来,智慧建造将开启工程建设行业发展新时代。在工程建设行业,以科技创新为支撑、以智慧建造为技术手段的新型建造方式正在改变工程建造的产业链,是推动建筑业转型升级的动力之一,成为深化建筑业供给侧结构性改革的重要抓手和关键路径。在现代技术的支撑下,通过新型建造方式来打造更加智慧、高效的建筑与基础设施,是实现智慧城市的产业基础。

整个过程从晶圆厂开始,使用各种设备在晶圆上加工芯片,这部分被称之为前段生产新(FEOL)。在混合键合中,两个或更多的晶圆在流动过程中被加工。之后,晶圆被运送到生产线后端(BEOL)的特殊部分,使用不同的设备对晶圆进行单一镶嵌工艺。

铜混合键合并不是新鲜事,从2016年开始,CMOS图像传感器开始使用晶圆间(Wafer-to-Wafer)的混合键合技术制造产品。具体而言,供应商会先生产一个逻辑晶圆,然后生产一个用于像素处理的单独晶圆,之后使用铜互连技术将两个晶圆结合在一起,再将各芯片切成小片,形成CMOS图像传感器。

在北京建工集团有限责任公司董事长樊军的眼里,科技创新有助于解决企业在投标过程中,特别是国际工程中处于被动地位的问题,通过科技创新和减少重复劳动来降本增效。

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从政策方面来看,相关部门已经制定了一些有利于国产软件成长的措施。《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》就鼓励BIM应用软件产业化、系统化、标准化,支持软件开发企业自主研发适合国情的BIM应用软件,打破国际大型软件公司的垄断。营造利于国产软件发展的环境也引起关注,未来将会鼓励更多企业加入到建筑业软件的自主研发和创新中。

“看了前三轮英超后,我觉得强队里,莱斯特城是可以挑战冠军的。当然了,一些球队需要5到6轮才能进入状态。但是现在,我觉得利物浦能够夺冠。”

混合键合与先进封装的工作方式几乎相同,但前者更复杂。供应商正在开发另一种不同的变体,称为裸片对晶圆(Die-to-Wafer)的键合,可以在内插器或者其他裸片上堆叠和键合裸片。KLA的行销高级总监Stephen Hiebert表示:“我们能观察到裸片对晶圆的混合键合发展强劲,其主要优势在于它能够实现不同尺寸芯片的异构集成。”

从业界人士的研讨中可以看出,智能建造将是行业发展的大势所趋。今年政府工作报告提出的“两新一重”建设,将给建筑业带来重大发展机会。

“现在的利物浦比12个月前更强大了,当你看曼城比赛时,你就会发现这对曼城来说是一个危险的信号。”

铜混合键合推动先进封装

为了延长微型凸块的发展寿命,Imec开发了一种金属垫板工艺,同以前一样,裸片上仍然有微型凸块,不同的是,在Imec工艺中,裸片上还有假金属微凸块,这类凸块类似于支撑架构的小梁。

“需要识别物质光谱的地方都可以运用量子点光谱仪,其核心部件量子点芯片比指甲盖还小,可应用的领域难以估算。”专注于新兴产业投资的首长四方(集团)有限公司总经理苏桂峰说,量子点芯片本身能成长为一个新兴的产业的同时,还有望成为诸多行业创新发展的“助推器”。

短短十天内,记者在北京和上海先后参加了服贸会智慧建造创新发展应用高峰论坛和中国建设报社等单位举办的“中国数字建筑峰会2020”,一场场论坛带来的脑力和情感激荡都印记在脑海之中,也激发起记者对中国建筑业转型之路的思考。

数据中心和AI为何需要看似不起眼的先进封装技术?

可贵的是,中国建筑业看到了转型的不易。5至10年有根本转变,这已经是一个乐观估计。然而,不积跬步无以至千里。既已起步,又何惧征程艰辛。打造“中国建造”升级版,迈入世界先进行列,目标在前方,路,在脚下。

裸片对晶圆的混合键合类似于晶圆对晶圆的工艺。最大的区别在于芯片是用高速倒装芯片键合器中检测或在其他芯片上切割和堆叠的。

在封装中,目前备受关注的是小芯片。小芯片本身不是一种封装类型,但芯片制造商的库中可以拥有一个模块化裸片或多种小芯片,客户可以混合搭配这些芯片,并使用封装中裸片对裸片(Die-to-Die)的互连方案进行连接。

记者在现场看到了中国建筑集团在智能建造技术创新方面的成果,这家企业诞生了不少全球第一,如打造了全球首个5G智慧工地北京亦庄京东二期、世界上首例建筑3D原位打印,其承建的深圳国际会展中心项目创下8项全球之最。

传统上,为改进设计,业界开发了片上系统(SoC),可以缩小每个具有不同功能的节点,然后在将它们封装到同一裸片上,但是随着单个节点正变得越来越复杂和昂贵,更多的人转向寻找新的替代方案。在传统的先进封装中组装复杂的芯片可以扩展节点,使用混合键合的先进封装则是另一种选择。

7月,住建部等13部门发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,提出到2035年,我国智能建造与建筑工业化协同发展取得显著进展,建筑工业化全面实现,迈入智能建造世界强国行列。近日,住建部等9部门印发《加快新型建筑工业化发展意见》明确,要加快信息技术融合发展,大力推广建筑信息模型(BIM)技术,加快应用大数据技术,推动5G等物联网技术在智慧工地的集成应用。

不过,裸片对准的探索仍未停止,往后可能会出现新的对准问题或缺陷,与所有封装一样,混合粘合的2.5D和3D封装可能需要经历更多的测试和检查步骤。

Xperi的裸片对晶圆混合键合流程图,图片源自:Xperi

“数字化已经进入快速发展时期,几乎所有的企业都意识到了数字化转型的必要性和重要性,但真正能够顺利实施并获得业务效益的企业却很少,这背后也有其自身的痛点和难点。”广联达科技股份有限公司董事兼总裁袁正刚说,“企业数字化是一项战略,需要整体设计、系统考虑和分步实施。对于建筑企业而言,落实现场工作数字化、软件方案平台化和企业管理系统化是成功实现数字化转型的三大方向。”

业界正在为这一目标而努力,在ECTC上,BE半导体公司(Besi)展示了一种新的混合芯片-晶圆键合机原型的第一项成果,最终规格目标为200nm、ISO 3洁净室环境以及2000 UPH的300 mm晶圆基板。该机器包括零件晶圆台、基板晶圆台以及镜面拾取和放置系统。该公司表示,机器会根据生产流程的需要自动更换基板和晶圆组件,且为实现高精度,公司发布了用于快速稳固高精度对准的光学硬件。

在某些时候,微型凸块/支柱和TCB可能会用光,这时候就需要混合键合,它可以用在微凸技术碰壁后或者在此前插入。

GlobalFoundry、英特尔、三星、台积电和联电都在致力于铜混合键合封装技术,Imec和Leti也是如此。此外,Xperi正在开发一种混合键合技术,并将该技术许可给其他公司。

TechSearch称 ,当今的封装大约有75%至80%是基于引线键合,即使用焊线机细线将一个芯片接到另一个芯片或基板上,引线键合多用于商品包装和存储器裸片堆叠。

在9月9日中国建设报社、全联房地产商会和广联达科技股份有限公司联合主办的“中国数字建筑峰会2020”企业家专场上,建筑业界人士认为,无论是快速提升建筑品质,还是工程项目提质增效,都离不开数字化的有力支撑。

不过微型凸块不会很快在市场上消失,微型凸块和混合键合技术都将在市场上占据一席之地,这取决于具体的应用。

在经过CMP之后,需要使用原子力显微镜(AFM)和其他工具对晶圆表面进行测量,这一部分非常关键。

中冶赛迪集团有限公司原本是一家从事冶金项目设计、咨询的企业,董事长肖学文说,近年来中冶赛迪将信息技术与工程技术相结合,搭建了国内首个基于自主芯片架构的数字基础设施——赛迪云,并打造出钢铁行业工业互联网平台;本届智博会上,中冶赛迪在线上展示的Q-TOUCH云端城市管理平台,已成功运用到智慧政务、市政管理、城市建设、工业园区管理等领域。

铜混合键合最早出现在2016年,当时索尼将这项技术用于CMOS图像传感器, 索尼从现在属于Xperi的Ziptronix获得了该技术的许可。

封装的混合键合与传统的IC封装在某些方面是不同的。传统上,IC封装是在一个OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test,委外封测代工厂)或封装厂中进行的,而铜混合键合却是在晶圆厂的洁净室中进行,而不是OSAT中。与传统封装处理尺寸缺陷不同,混合键合对微小的纳米级缺陷非常敏感,需要工厂级的洁净室来防止微小缺陷干扰生产过程。

缺陷控制至关重要。赛博光学研发副总裁Tim Skunes说,“考虑到这些工艺使用已知的昂贵优良裸片,失败成本很高。在组件之间,有一些突起形成垂直的电气连接,控制凸块高度和共面性对于确保堆叠组件之间的可靠性至关重要。”

不过这是一项极具挑战性的工作。裸片对晶圆的混合键合需要原始的芯片、先进的设备和完美的集成方案,但是如果供应商能够满足这些要求,那么该项技术将成为高级芯片设计的诱人选择。

在倒装芯片中,使用各种工艺步骤在芯片顶部形成大量的焊料凸块或微小的铜凸块,然后将器件翻转并安装在单独的芯片或板上。凸块落在铜焊盘上,形成点连接,称之为晶圆键合机的系统键合裸片。

混合键合是一项可行的技术,可能催生新一类产品。不过客户需要权衡其选择并深挖其中的细节,并不是一件容易的事情。 

混合键合是TCB的补充

对于先进芯片封装,业界还致力于裸片对晶圆和裸片对裸片的铜混合键合,即将裸片堆叠在晶圆上、将裸片堆叠在中介层上或将裸片堆叠在裸片上。

2.5D封装和3D封装的类型众多,高带宽存储器(HBM)就是一种3D封装类型,这一方法是将DRAM裸片堆叠在一起。将逻辑堆叠在逻辑上或将逻辑置于内存上的方法也正在出现。英特尔产品集成总监Ramune Nagisetty表示,逻辑堆叠在逻辑上的方法还没有普及,逻辑堆叠在内存上的方法目前正在兴起。

切割之后是粘合,这一步骤需要使用倒装芯片键合机直接从切割框架中拾取芯片,然后将芯片放置在主晶圆或其他芯片上,这两个结构在常温下立即结合。在铜混合键合中,芯片或晶圆先使用电介质键合,再进行金属互连。

不过,业界人士发现,由于研发投入和规模等局限,国内BIM应用软件问题严峻,自主软件的功能、技术水平和市场竞争力等和国际品牌相比仍有一定差距。

KLA的Hiebert说:“对于裸片之间的混合键合,晶圆切割和裸片处理增加了额外的颗粒生产源,必须对其进行管理。由于晶圆的污染程度低得多,因此正在研究对晶圆对晶圆进行离子切割的混合键合方案。”

研制这款智能玻璃的公司有关人士介绍说,通过加入一种特殊的纳米凝胶材料,就能赋予普通建筑玻璃独特的温度记忆和透光度、色彩调整功能;相关产品已应用于全国上百栋建筑,市场订单正如雪片般飞来。

工业和信息化部原副部长杨学山在谈到建筑企业数字化转型的目标、方向和路径时明确表示,这次转型是建筑业发展过程的变轨,而不是沿着原来的轨道往前走。建筑业数字化转型的目标是实现技术进步,方向是无人工地、BIM和“三全系统”。他指出装备创新刻不容缓,要系统筹划无人工地,解决软件受制于人的软肋,建立共赢发展的商业模式。

中国建筑业正加速从劳动密集型向技术密集型转变,智能建造将是行业发展的大势所趋。记者近日在采访中发现,数字化、智能化转型逐渐成为行业共识,在新基建的牵引下,人工智能、5G、物联网等技术应用有望在建筑业加速渗透,为建筑业带来巨大机遇,将构筑起建筑业发展的新格局。

从2020智博会看智能产业发展新动向

这比晶圆间键合更加困难。“对于裸片对晶圆的混合键合而言,处理不带颗粒的裸片的基础设施以及键合裸片的能力成为一项重大挑战。” Uhrmann说,“虽然可以从晶圆级复制或改写芯片级的界面设计和预处理,但在芯片处理方面仍存在许多挑战。通常,后端工艺(例如切块、裸片处理和在薄膜框架上的裸片传输)必须适应前端清洁级别,才能在裸片级别获得较高的粘合率。”

WLP是直接在晶圆上进行封装测试,之后再切割成单颗组件。扇出晶圆级封装(Fan-out WLP)也是晶圆级封装中的一种。Veeco的一位科学家Cliff McCold在ECTC的演讲中说,“采用WLP能够进行较小的二维连接,从而将硅芯片重新分派到更大的面积上,为现代设备提供更高的I/O密度,更高的带宽和性能。”

IC封装类型众多,细分封装市场的互连类型,包括引线键合、倒装芯片、晶圆级封装(WLP)和直通硅通孔(TSV)。互连是将一个芯片连接到封装中的另一个芯片,TSV的I/O数量最高,其次是WLP、倒装芯片和引线键合,混合互连比TSV密度更高。

用浙江省建设投资集团有限公司总经理陈桁的逻辑来看,如同制造业一样,建筑业可以通过技术输出、管理输出、标准输出,按照标准交付产品。要做强这个过程,离不开技术支撑,其中很重要的一个方面是信息化、数字化技术,而数据是所有信息化的基础和源头。为此集团花三年时间初步建立财税一体化,打通信息孤岛,过滤信息垃圾,改变思维方式、组织模式和管理模式,最终实现降本增效,增强企业的竞争能力。陈桁认为,用制造业的思维方式来管理建筑项目,管理施工现场,才能实现建筑工业化,最终实现建造智能化。

Xperi的杰出工程师Guilian Gao在最近的演讲中说:“它具有适用于不同应用的潜力,包括3D DRAM,异构集成和芯片分解。”

对于细间距的要求,业界使用热压缩连接(TCB)。用一个TCB键合器取出一块裸片,并将其凸块与另一块裸片的凸块对齐,再用压力和热力将凸块键合起来。不过,TCB过程缓慢,且铜凸块也正在逼近物理极限。一般而言,视极限间距为20μm,但也有一部分人在尝试延伸凸点间距。