隨著物聯網、云計算、5G通訊、智能駕駛的快速商用化，市場對高性能計算芯片的需求呈現爆發式增長，直接推動了芯片功耗的顯著提升。FCBGA封裝技術目前已成為高端芯片封裝的主流解決方案。
根據觀研天下數據顯示，從全球市場規模來看，2024年全球先進封裝市場規模達519.00億美元，同比增長10.9%；預計2025年全球先進封裝市場規模將達571億美元。從市場結構來看，先進封裝市場主要以FCBGA為主，占比達34%；2.5D/3D封裝和FCCSP封裝在全球市場占比均為20%。
圖1 全球先進封裝市場規模（鴻富誠根據公開資料整理）
最近幾年，全球及中國ADAS（高級駕駛輔助系統）芯片市場的競爭格局呈現“外資巨頭主導+本土廠商崛起”的雙重特征，NVIDIA、高通和Mobileye在全球范圍內獲得市場認可，國內市場以華為、地平線、黑芝麻智能為主，隨著算力TOPS上升，SOC熱流密度急劇上升，芯片尺寸也在逐步增大，芯片封裝多采用帶Lid蓋的FCBGA封裝結構。FCBGA封裝技術因其在高性能計算組件中的高度集成、高效散熱、高可靠性等優勢而受到業界的廣泛認可和采納。
圖2 采用FCBGA封裝設計的ASDS 智駕芯片（鴻富誠根據公開資料整理）
FCBGA封裝技術具備以下核心結構特點：
1、高密度互連
倒裝芯片設計縮短電氣互連距離，支持更多I/O引腳，降低寄生效應，提升高頻信號完整性和準確性。
2、高效散熱
Die在運算過程中90%以上熱量直接從Lid蓋傳導至外部散熱器進行散熱。散熱路徑的TIM和Lid的有效散熱面積和低熱阻至關重要。
3、高集成度
10+層布線支持復雜供電/信號網絡，薄型化設計滿足車載/移動設備空間限制。
4、長期可靠性
Underfill材料提升機械強度，TIM材料提供長期穩定傳熱，Lid蓋提供散熱和機械抗壓抗震動沖擊雙重保護。
圖3 典型帶Lid蓋結構的FCBGA橫截面示意圖
FCBGA封裝散熱技術的挑戰與材料革新
作為高性能芯片的主流封裝方案，芯片算力和功耗的節節攀升，對FCBGA的散熱效能和長期運算的可靠性提出了更高的要求。隨著AI加速芯片、高階智能駕駛SOC芯片的普及，主流芯片熱流密度和芯片尺寸顯著增大 ，傳統散熱材料體系正面臨根本性挑戰。
傳統材料（硅脂、銦片）在大尺寸大功率FCBGA封裝應用中面臨重重困境
1、硅脂
導熱系數低：導熱系數僅3-6W/m·K，難以應對高熱流密度場景
材料風險：長期使用存在干涸老化問題，導致界面熱阻（TIM Resistance）非線性增長。大尺寸封裝覆蓋率低。
2、銦片
工藝瓶頸：雖然具有86 W/m·K高導熱性，但需要Flux Spray、真空回流焊等復雜制程，原材料、設備投入與維護、工藝成本居高不下。
材料缺陷顯著：
易氧化性使長期熱老化后界面熱阻上升30%以上；
低延展性易引發機械應力集中，疊加循環熱應力和機械振動，導致CTE不匹配，熱界面易剝離；
熔點低，高溫真空回流焊導致微空隙率（Void Rate）>5%，覆蓋率不足，回流焊時溢料風險威脅器件可靠性。
熱界面材料技術迭代的優選路徑
為更好的解決高功耗大尺寸FCBGA的散熱難題，業內采取具有更低熱阻的Lidless封裝，但Lid在芯片物理保護、均熱效率、防污防塵上仍具有較大優勢，因此在FCBGA場景中，行業內正加速驗證石墨烯導熱墊片在TIM1場景的可行性，通過其本征低熱阻、可應對大尺寸芯片翹曲、長周期可靠性的特性，構建下一代FCBGA封裝散熱解決方案。
圖4 鴻富誠石墨烯導熱墊片由縱向連續、高導熱、低密度石墨烯構成
鴻富誠針對高功率大尺寸FCBGA芯片封裝TIM1場景提出創新石墨烯導熱墊片產品解決方案：
1. 超低熱阻，工藝簡化，高效熱收益
采用鴻富誠石墨烯導熱材料，可直接自動化貼裝并施加合適的封裝壓力，熱阻低至0.04℃cm2/W，無需Flux Spray、真空reflow，在相同功耗下，芯片結溫與銦片相當，可減少因芯片過熱導致的降頻和壽命問題。
2. 創新結構設計，適配CTE且抗翹曲
鴻富誠石墨烯導熱墊片采用定向排列技術創新結構設計，縱向連續結構負責導熱，海綿結構的多孔特性負責形變，回彈率高，壓縮應力小，能自適應0.1-0.2mm的Lid和Die翹曲。
3. 超高可靠性，高覆蓋，零外溢
鴻富誠石墨烯導熱墊片通過內部實驗室及量產客戶實驗室嚴苛的1000h以上的高溫、高低溫沖擊、雙85老化測試，石墨烯導熱墊片熱阻變化率均＜5%，相對于硅脂85%-95%、銦片80%-95%的覆蓋率，石墨烯導熱墊片老化測試后仍接近100%覆蓋，可靠性顯著優于硅脂和銦片。
圖5 鴻富誠石墨烯導熱墊片150℃ 1000h老化后CSAM，孔隙率＜0.1%，無脫層
圖6 鴻富誠石墨烯導熱墊片
鴻富誠縱向石墨烯導熱墊片積累多年芯片散熱應用經驗，已實現自動化產線和量產交付，產品品質獲得國內外多家芯片行業龍頭企業認可。助力高功率大尺寸芯片簡化設計和制造難度，并提供長期高效可靠散熱，為先進封裝提供創新產品方案。
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