一切要從汽車需要什么樣的芯片說起
以往制造一輛傳統(tǒng)汽車一般需要用到500-600顆左右的芯片，隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，如今的汽車逐漸由機(jī)械式轉(zhuǎn)向電子式的方向發(fā)展，汽車做得越來越智能，那么所需要的芯片數(shù)量自然就更多了。據(jù)了解，2021年平均每輛車所需芯片數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了1000顆以上。
而新能源汽車作為芯片“大戶”，需要大量的DC-AC逆變器、變壓器、換流器等部件，而這些對(duì)IGBT、MOSFET、 二極管等半導(dǎo)體器件的需求量也有大幅增加，一臺(tái)好的新能源汽車需要芯片可能達(dá)到2000顆左右，需求量十分驚人。
但是從技術(shù)要求上來看，車規(guī)級(jí)芯片令大多數(shù)芯片企業(yè)望而卻步。車規(guī)級(jí)芯片對(duì)于性能指標(biāo)、使用壽命、可靠性、安全性、質(zhì)量一致性的要求之高，是消費(fèi)電子芯片難以匹敵的。
相比于消費(fèi)芯片及一般工業(yè)芯片，汽車芯片的工作環(huán)境更為惡劣：溫度范圍可寬至-40℃~155℃、高振動(dòng)、多粉塵、電磁干擾等。由于涉及人身安全問題，汽車芯片對(duì)于可靠性及安全性的要求也更高，一般設(shè)計(jì)壽命為15年或20萬公里。“車規(guī)級(jí)”芯片需要經(jīng)過嚴(yán)苛的認(rèn)證流程，包括可靠性標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q100、質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16949、功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262等。
車規(guī)級(jí)芯片的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、長(zhǎng)周期，將入行門檻一再拔高，這也直接導(dǎo)致了只有綜合能力或垂直整合能力非常強(qiáng)，并有本事將規(guī)模優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致的芯片企業(yè)，才能將車規(guī)級(jí)芯片納入生產(chǎn)清單。放眼全球，這樣的車規(guī)級(jí)芯片企業(yè)也就恩智浦、英飛凌、西門子等少數(shù)幾家，僧多粥少，這也是導(dǎo)致汽車芯片供不應(yīng)求的另一原因。
我國正在努力建立起一個(gè)完善的汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，解決我國汽車行業(yè)接下來發(fā)展中的短板。國內(nèi)車企中的比亞迪、上汽以及不少半導(dǎo)體企業(yè)已先后入局車規(guī)級(jí)芯片領(lǐng)域。
用什么材料做封裝才能兜住這顆汽車之“芯”
有別于消費(fèi)電子的芯片封裝，設(shè)計(jì)規(guī)格如此之高的車規(guī)級(jí)芯片，對(duì)于封裝材料的要求自然很高。需要的材質(zhì)既可以滿足高運(yùn)算要求又具備高導(dǎo)熱、高穩(wěn)定性等滿足車輛應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)。根據(jù)上篇推文的介紹，陶瓷基板正是車載芯片封裝的不二之選，可以滿足使用工況復(fù)雜多變的車輛之需。
具體來說來，車載半導(dǎo)體封裝需要用到：
特長(zhǎng)：
100μm線寬/線間距的高密度走線設(shè)計(jì)
高耐熱性能對(duì)應(yīng)內(nèi)藏式變速器
陶瓷的材料特性-高散熱性
熱膨脹率與裸芯片高度匹配，實(shí)現(xiàn)封裝高可靠性
能夠?qū)?yīng)底部印刷電阻
用途：
燃料噴射控制ECU
自動(dòng)變速器控制ECU
電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU
啟動(dòng)裝置/發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)合控制ECU
DC-DC轉(zhuǎn)換器
特長(zhǎng)：
中空氣密構(gòu)造
具有優(yōu)良的機(jī)械剛性，熱膨脹系數(shù)與硅相近，因此與MEMS等器件的應(yīng)力小
陶瓷疊層技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)小型化、高密度的表面封裝
用途：
加速度傳感器
角速度傳感器（陀螺儀、橫擺角）
壓力傳感器
CMOS/CCD圖像傳感器
展望未來：陶瓷基板能做的更多
推動(dòng)Chiplet芯粒互聯(lián)技術(shù)發(fā)展
伴隨先進(jìn)封裝的崛起，摩爾定律的緊箍咒終被擊碎，人類得以擺脫單純依靠提升晶體管密度來提高芯片性能。通過將原來集成于同一系統(tǒng)單晶片中的各個(gè)元件分拆，獨(dú)立為多個(gè)具特定功能的Chiplet，分開制造后再透過先進(jìn)封裝技術(shù)將彼此互聯(lián)，最終集成封裝為系統(tǒng)晶片組。工欲善其事，必先利其器，如果將集成封裝看作一場(chǎng)精妙的“微創(chuàng)手術(shù)”，那么芯粒互聯(lián)的先進(jìn)封裝技術(shù)正是那把精確無比的“手術(shù)刀”，而陶瓷基板恰是這把“手術(shù)刀”的“利刃”。利刃如何出鞘，且聽下回分解。
點(diǎn)擊藍(lán)字 關(guān)注我們
以創(chuàng)新技術(shù)助力半導(dǎo)體封裝&測(cè)試效能升級(jí)
成為半導(dǎo)體封測(cè)領(lǐng)域的集成方案領(lǐng)跑者
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（ZENFOCUS 澤豐）：陶瓷基板與汽車的不解之緣
長(zhǎng)按識(shí)別二維碼關(guān)注公眾號(hào)，點(diǎn)擊下方菜單欄左側(cè)“微信群”，申請(qǐng)加入交流群。
