一切要從汽車需要什么樣的芯片說起
以往制造一輛傳統汽車一般需要用到500-600顆左右的芯片，隨著汽車行業的不斷發展，如今的汽車逐漸由機械式轉向電子式的方向發展，汽車做得越來越智能，那么所需要的芯片數量自然就更多了。據了解，2021年平均每輛車所需芯片數量已經達到了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IGBT、MOSFET、 二極管等半導體器件的需求量也有大幅增加，一臺好的新能源汽車需要芯片可能達到2000顆左右，需求量十分驚人。
但是從技術要求上來看，車規級芯片令大多數芯片企業望而卻步。車規級芯片對于性能指標、使用壽命、可靠性、安全性、質量一致性的要求之高，是消費電子芯片難以匹敵的。
相比于消費芯片及一般工業芯片，汽車芯片的工作環境更為惡劣：溫度范圍可寬至-40℃~155℃、高振動、多粉塵、電磁干擾等。由于涉及人身安全問題，汽車芯片對于可靠性及安全性的要求也更高，一般設計壽命為15年或20萬公里。“車規級”芯片需要經過嚴苛的認證流程，包括可靠性標準 AEC-Q100、質量管理標準ISO/TS 16949、功能安全標準ISO26262等。
車規級芯片的高標準、嚴要求、長周期，將入行門檻一再拔高，這也直接導致了只有綜合能力或垂直整合能力非常強，并有本事將規模優勢發揮到極致的芯片企業，才能將車規級芯片納入生產清單。放眼全球，這樣的車規級芯片企業也就恩智浦、英飛凌、西門子等少數幾家，僧多粥少，這也是導致汽車芯片供不應求的另一原因。
我國正在努力建立起一個完善的汽車芯片產業創新生態，解決我國汽車行業接下來發展中的短板。國內車企中的比亞迪、上汽以及不少半導體企業已先后入局車規級芯片領域。
用什么材料做封裝才能兜住這顆汽車之“芯”
有別于消費電子的芯片封裝，設計規格如此之高的車規級芯片，對于封裝材料的要求自然很高。需要的材質既可以滿足高運算要求又具備高導熱、高穩定性等滿足車輛應用場景的特點。根據上篇推文的介紹，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雜多變的車輛之需。
具體來說來，車載半導體封裝需要用到：
特長：
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100μm線寬/線間距的高密度走線設計
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高耐熱性能對應內藏式變速器
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陶瓷的材料特性-高散熱性
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熱膨脹率與裸芯片高度匹配，實現封裝高可靠性
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能夠對應底部印刷電阻
用途：
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燃料噴射控制ECU
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自動變速器控制ECU
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電子控制動力轉向ECU
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啟動裝置/發動機統合控制ECU
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DC-DC轉換器
特長：
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中空氣密構造
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具有優良的機械剛性，熱膨脹系數與硅相近，因此與MEMS等器件的應力小
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陶瓷疊層技術有助于實現小型化、高密度的表面封裝
用途：
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加速度傳感器
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角速度傳感器（陀螺儀、橫擺角）
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壓力傳感器
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CMOS/CCD圖像傳感器
展望未來：陶瓷基板能做的更多
推動Chiplet芯粒互聯技術發展
伴隨先進封裝的崛起，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單晶片中的各個元件分拆，獨立為多個具特定功能的Chiplet，分開制造后再透過先進封裝技術將彼此互聯，最終集成封裝為系統晶片組。工欲善其事，必先利其器，如果將集成封裝看作一場精妙的“微創手術”，那么芯粒互聯的先進封裝技術正是那把精確無比的“手術刀”，而陶瓷基板恰是這把“手術刀”的“利刃”。利刃如何出鞘，且聽下回分解。
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原文始發于微信公眾號（ZENFOCUS 澤豐）：陶瓷基板與汽車的不解之緣
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