“那就激活封装国产化试点。”陈醒合上笔记本,“方案分三步走。第一步,林薇牵头组建封装协同设计小组,本周内进驻恒芯,用天权6号的封装须求推动恒芯试产线的工艺参数优化,目标是把硅通孔间距压缩到六微米。第二步,恒芯试产线承接天权6号先进封装的首轮流片验证,同步激活小批量可靠性测试——热循环、热冲击、高温高湿老化三项全部复盖。第三步,张京京在芯片端物理设计中预留两套封装接口方案,一套适配境外独供方案,一套适配恒芯国产方案,两套方案并行推进,不互相等。”
林薇把陈醒的三步方案逐条记入封装国产化试点的任务书,然后在任务书末尾加了一条备注:“封装国产化试点的推进节奏与天权6号流片倒计时解耦——国产封装方案不拖慢流片进度,境外方案不放弃,但国产方案必须在样片回片前完成全部可靠性验证,确保一旦境外封装信道被切断,国产方案可以无缝切换。”
会议结束后不到两小时,林薇就从中央研究院的封装设计组和追光设备工程团队各抽了两个人,组成了一支四人驻厂小组。带队的是封装设计组的一名资深工程师,姓罗,在天权系列芯片的封装协同设计上做了五年,从球栅数组到晶圆级封装的全技术栈都有经验。另外三人分别负责硅通孔工艺、热力学仿真和可靠性测试。
罗工在出发前把恒芯试产线的工艺参数表从头到尾研究了一遍,然后用红笔圈出了三个关键参数:硅通孔刻蚀的侧壁粗糙度、微凸块电镀的高度均匀性、以及再分布层聚酰亚胺介质层的厚度偏差。这三个参数是先进封装从“试产”到“量产”的分水岭——侧壁粗糙度影响硅通孔的电阻均匀性,凸块高度均匀性决定芯片与基板之间的焊接可靠性,介质层厚度偏差则直接影响再分布层的信号完整性。
“恒芯目前给出的试产线数据里,这三个参数的工艺能力指数都在零点八到一点零之间。量产的及格线是一点三三,优秀线是一点六七。”罗工把数据摊在林薇面前,“要把恒芯的试产线推到能接天权6号的量产封装订单,这三个参数的工艺能力指数至少要做到一点二以上。按我的经验,需要四到六个月的持续工艺优化。但天权6号的国产封装方案切换窗口只有八个月——样片回片后就要决定量产封装方案。”
“那就不要按经验。”林薇说,“按战时节奏来。”
罗工愣了一下,随即明白了林薇的意思。常规的工艺优化是先在试产在线跑设计实验,一轮一轮地调参数、测结果、分析根因,每个迭代周期短则一周长则一个月。但如果在恒芯驻厂期间,把未来科技在天权芯片上积累的全部封装工艺数据和失效模式库直接导入恒芯的工艺调试系统,用已有的知识库跳过试错阶段,直接定位到最可能的参数组合——优化周期可以压缩一半以上。
“把天权4号和天权5号的封装失效分析报告全部带上。”林薇补充道,“尤其是天权4号在第一批量产时遇到的微凸块热疲劳开裂问题。那个问题的根因分析报告有六十页,里面关于凸块高度均匀性和焊接温度曲线的关系讲得很透。恒芯的工艺团队如果能把这份报告吃透,微凸块高度均匀性的工艺调试至少能少走三个月的弯路。”
第二天上午,林薇带着四人小组驱车前往合城隔壁的经开区。恒芯集成的厂房是一栋四层的灰色建筑,外观不起眼,但内部的洁净车间标准是按先进封装线最严格的要求建造的——百级洁净度,温度控制在正负零点五度以内,振动指标比国际通用标准还严了一个等级。恒芯的创始人兼技术总监姓孟,四十多岁,是合城本地人,在半导体封装行业干了二十年,先在外资封装厂做到技术副总,十年前出来创业从低端封装做起,一步步把设备国产化率推到了百分之六十二。
孟总把林薇一行领进试产线的参观走廊,隔着玻璃可以看到洁净间里一排排崭新的设备。晶圆减薄机是国产的,硅通孔刻蚀机是国产的,铜电镀设备是国产的,只有微凸块曝光机和介质层涂布机是进口设备。整条试产线的设备布局已经按量产标准规划好了,只是工艺参数还在调试阶段。
“我们的硅通孔刻蚀机是国内一家半导体设备厂商的首台交付产品,在实验室条件下侧壁粗糙度能做到十五纳米,但到了实际产线工况下,粗糙度波动范围在十五到三十五纳米之间。”孟总指着硅通孔刻蚀区的设备说,“我们排查了三个月,定位到根因是厂务端冷却水循环的微小振动传递到了刻蚀腔体的射频匹配网络上。进口设备在设计时做了振动解耦,国产设备在这一块的设计经验不够。”