半导体制造领域迎来一项重要技术演示。作为欧洲APECS（先进封装与异构集成电子组件与系统）试点线的一部分，弗劳恩霍夫光子微系统研究所（Fraunhofer IPMS）的研究人员开发出一种方法，可将不同的芯片组件在晶圆层面近乎无缝地融合为单一单元。通过将小芯片（chiplet）精确嵌入经过特殊结构化的硅槽（pocket）中，该团队首次将紧凑单芯片的优势与模块化系统的灵活性结合在一起。这一成果验证了准单片集成（QMI, Quasi-Monolithic Integration）的可行性，并在传统芯片封装与前沿半导体制造之间架起了一座桥梁。
随着对系统复杂度、计算能力和紧凑度的要求持续提升，半导体制造需要从根本上进行重新思考。APECS项目的愿景是制造出性能堪比单芯片、同时又具备模块化组件灵活性的未来微电子系统。Fraunhofer IPMS在APECS体系内探索的QMI路线，正是为了在晶圆级别集成各种芯片组件，如控制电子、传感器和微机电系统（MEMS），同时保留紧凑单芯片的优点。
从理论到现实：凹槽、放置与嵌入
Fraunhofer IPMS的研究团队已成功实现了QMI路线图上的首个关键里程碑。该方法的基础是带有结构凹槽（即“口袋”）的硅晶圆。项目负责人Lukas Lorenz博士表示：“我们首次将虚拟芯片（dummy chiplets）插入这些口袋晶圆中，并使用钝化层平整表面，为后续后端布线做好准备。这创造了一种近乎单片的系统架构，同时实现了最高的集成密度和模块化可扩展性。”这一成功为整个工艺链在未来应用中的工业化成熟奠定了基础。
与传统封装工艺相比，QMI技术在系统性能和紧凑性方面具有显著优势。这得益于小芯片在主动或被动晶圆上的排列方式。通过将不同功能的小芯片高密度集成在同一晶圆基座上，不仅缩短了互连距离、降低了寄生效应，还能实现更优的功耗和信号完整性，从而提升整体系统性能。
本次技术演示的成功，意味着异构集成领域从概念验证向实际应用迈出了坚实一步。APECS试点线的持续推进，有望为高性能计算、传感器融合、物联网终端等对集成度要求极高的应用场景提供全新的制造方案。
本文参考来源：TechPowerUp
