量产导入 | KGD 是什么？

news2024/11/19 2:41:12

文章目录

KGD 是什么？认识KGD定义、功能与应用实例
【白话文解析】Known Good「Die」
何谓良品裸晶粒（KGD/KGD Die）？
解读KGD产业应用
为什么大家纷纷采用KGD？一窥KGD与芯片封测大趋势

KGD 是什么？认识KGD定义、功能与应用实例

微电子科技产品设计约从 1990 年代初期，开始由成熟的混合微电路技术，转型至多芯片模块（MCMs），以因应市场上日益提升的效能需求，以及体积轻巧便携的消费电子产品趋势。

如今异质整合芯片当道，为降低功耗、压缩体积，并改善效能，半导体先进封装技术走向量产，连带使 KGD 解决方案获得更高的讨论声量。

透过本篇文章，让我们一起了解究竟何谓 KGD Die？又为什么在半导体发展的必然趋势之下，KGD 得以扮演产业创新要角？

【白话文解析】Known Good「Die」

KGD 的英文全名是「Known Good Die」，着手探究其定义与应用之前，让我们先了解晶圆（wafer）、晶粒（die）、芯片（chip）三者的分别：

Wafer 晶圆

晶圆是一种圆形硅芯片，也是生产集成电路所用的载体，可加工制成各种电路组件结构、具特定电性功能的集成电路产品，而链接这些晶体管的基板就是「硅」；一片 wafer 可切割成数量不等的Die。

Die 晶粒

晶圆上的每个独立小块，都是一个晶圆颗粒体，切割后就成为一个晶粒（die）。晶粒的外形通常为长方形或正方形，尺寸大小依不同功能需求、不同设计、不同制程而有所不同。

Chip 芯片

晶圆经过切割、测试，再将完好且稳定的晶粒取下、封装，便成为一般人熟悉的芯片（chip），也就是集成电路（IC）。集成电路发明后，技术也开始高速发展，最早期一个芯片只能塞进五个晶体管，发展到现代，可容纳数量已达数亿个晶体管。

何谓良品裸晶粒（KGD/KGD Die）？

中文将 Known Good Die 翻译为「良品裸晶粒」，在业界常与 KGD Dram、KGD Die 等名词交互使用。

KGD 的完整定义是指：经过重重检测，已确认具有与封装后产品同等之质量水平、可靠程度，并符合指定功能、规格标准的裸晶粒或未经封装的芯片。半导体厂商采用 KGD 颗粒后，再与自家产品封装成单一芯片，进行最终测试，最后出货给需要的业者。

KGD 与一般晶体管最大的不同点在于，KGD 属于未封装的裸晶粒，故能因应系统级封装（SiP）、多芯片封装（MCP）需求，与其他种类的裸晶堆栈使用，进行异质性整合；意即在同一封装中将芯片做 3D 立体堆栈，或者进行 2.5D 配置封装，将逻辑芯片、内存、射频组件等不同性质的电子零件整合，实现系统级之高效能、低功耗、高集成度，同时维持成品的精巧体积。

解读KGD产业应用

Area Array Interconnection Handbook 一书中比较了 KGD 应用如何影响不同等级之 MCM 封装，并归纳出两项原则：

KGD 适用于高产品价值、高装置计数（device count），或者构造复杂、造价昂贵的 IC 设计。
KGD 可能不适用于生产成本极低、仅具备少量或构造简单的 IC 设计。

KGD如何影響不同等級之MCM封裝

Source: Bertin, Claude & Su, Lo-Soun & Horn, Jody. （2001）. Known Good Die （KGD）. 10.1007/978-1-4615-1389-6_4.

数字转型浪潮下，物联网（IoT）、大数据和 AI 等新兴科技，走向商业化应用，连带推动半导体产业出现新一轮成长，芯片产品之创新需求强劲，程度更是前所未见。然而不可否认的是，传统摩尔定律（Moore’s Law）的 2D 制程微缩脚步正在趋缓。

从过往单纯的尺寸微缩，走向整合不同种类芯片的「More than Moore」，晶圆制程微缩与先进封装的高阶需求，正催动更丰富的 KGD 产品应用，除了既有的笔电、平板计算机等行动装置、消费电子产品、数字视频转换盒、数字相机、智能穿戴装置等，未来在卫星定位、5G 通讯、智能工厂、车用电子等应用前景同样令人期待。

为什么大家纷纷采用KGD？一窥KGD与芯片封测大趋势

面对半导体产业下个十年，芯片发展于精度、速度层面上的新挑战，由平面走向 3D、同时具备高度芯片整合能力的封装技术，俨然成为产品差异化关键，而 KGD 可以是 IC 产业链实现 PPACt（芯片功率、效能、单位面积成本、上市时间）技术蓝图的敲门砖，透过芯片级和系统级的改进与创新，提升长期获利成长的能力。

针对不同应用需求，目前市场上存在多种 KGD 解决方案，其中 4C 消费型电子业者采用「应用导向缓冲存储器 KGD」，除了能满足效能需求，更有机会取得下列几点产品优势：