聪明车间给高端芯片“精装修”丨车间智变·生产质变

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  长沙晚报全媒体记者 陈登辉

  知识平台“知乎”上有一个很形象的比喻:芯片的前端制造就像是造毛坯房,后端的封装就像是对毛坯房进行装修。

  成立于2017年的长沙安牧泉智能科技有限公司(以下简称“安牧泉”),正是一家依托先进封装技术,为高端芯片“精装修”的专精特新“小巨人”企业。今年8月,安牧泉的芯片先进封装智能制造车间,获评2024年度湖南省智能制造标杆车间。其芯片封装智能工厂智能化数字化建设项目,还入选了2024年“智赋万企”湖南省制造业数字化转型标杆项目公示名单。

  近日,记者前往安牧泉的车间,实地感受“智能化改造+数字化转型”带来的“芯”力量。

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  技术 更小更巧性能更好

  提到芯片,许多人首先想到的是光刻机。

  但无论从技术上还是经济上来说,制造更小的半导体芯片都变得越来越困难。

  这也使得芯片技术的发展趋势,开始转移到一个新领域——如何将芯片封装在一起以获得更好的性能。

  安牧泉提供的解决方案是:通过“倒装”和“堆叠”的方式,将不同类型的组件封装在一起,在降低成本的同时提高了性能。

  “你看CPU的芯片周围,会有许多金属引线,使其与基板相连接,这是传统的封装技术。”安牧泉首席信息官陈诚解释说,而先进封装的形式则更加多维。

  例如把芯片倒过来,用锡焊球阵列代替引线框架外引脚,从而使互联路径更短、尺寸更小,且具有优良的散热性能,封装的厚度也更薄——这就是所谓的“倒装”。

  “如果说传统封装方式是在平面上作水墨画,那‘堆叠’就是作3D动画,把多个芯片‘叠罗汉’。”陈诚表示,传统的引线键合芯片,由于线的存在,“高难度多层复杂堆叠”较难实现。而倒装芯片没有了线的束缚,更易“堆叠”,从而在更小空间内产生高密度互联。

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  生产 车间主线设备70%智能化

  前沿技术,还得依赖制造实现。

  “而相比制造,‘智能’更为关键。”站在芯片先进封装智能制造车间的参观走廊里,陈诚拆字解读,谈出他的看法。

  眼前这座近5000平方米的智能化车间,6月刚刚投入使用。在走廊墙壁上挂的工艺流程图可以看到,从减薄、晶圆切割,到倒装上芯、激光打印等,一块芯片完成封装至少需要近30个步骤,均可在这一车间完成。

  透过窗户,车间内光洁明亮,摆放着不少设备,身着防护服的工作人员来回穿梭。

  “整个车间需要的作业人员差不多150人,但除了IT、工艺、质量等,负责生产的只有约40人。”陈诚说,相比原来的车间,这里的设备增加了40%,但所需人力并未增加。

  而之所以能够实现这样的智能化水平,不得不提到安牧泉近期“上新”的三套系统——EAP、RMS、MES。

  如何理解?陈诚逐个解释。EAP像“耳”,它打通了数据接口,能接收并“翻译”约20种不同类型设备的语言,使之相互连接;

  RMS像“手”,依据生产“配方”,对设备的具体操作发出指令,完成人难以完成的操作;

  MES则是“脑”,负责统筹整个生产流程。

  “我们与供应商深度对接后,不到10个月,三套系统就自主研发出来了。”陈诚表示,目前他们70%的主线生产设备,已经可以实现高度的智能化生产。

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  市场 “智改数转”收获新订单

  据专业机构统计,按照目前芯片行业的发展趋势,预计先进封装占比将大幅提升。至2027年,先进封装市场规模将达到3600亿元,渗透率突破18%。

  面朝蓝海,安牧泉的智能制造还将持续“上新”。成立至今,该公司仅车间设备的投入就超过2亿元,研发费用超过4000万元。

  指着车间里预留的空位,陈诚向记者描绘起了“智能二期”计划。例如系统中的晶圆地图——制造商就能追踪从硅料到芯片(片上电路)每个转化步骤的潜在消耗,这对于提高生产效率至关重要。

  “数字化转型赋予车间高度智能化水平,不仅提高了生产效率和产品质量,也让客户更加信任和看好安牧泉,”陈诚说,“这也为我们带来了不少新的订单,有助于安牧泉为更多客户提供更加优质的产品与高效的服务,助力企业快速发展。”