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KGD芯片在集成电路产品中的重要作用
——深圳市正和兴电子有限公司 刘邦彦
当前我国的许多半导体器件厂为了降低成本、确保产品的性能和可靠性,常常采用引进管芯,然后进行后工序的封装和老化筛选的办法来生产,特别是对于那些国内目前尚不能生产的电路,这种办法在混合集成电路的生产上更为普遍。但是,以往我们所引进的管芯大部分都是所谓的"裸芯片",它是生产厂在25℃下只经直流探测的管芯,而不作任何的专门测试,国外称之为"探测的管芯"PD(Probed die)。还有一种称为KTD(Known Tested Die)的管芯,它与封装好的管芯(PKG)一样做了全部功能的测试,但性能并不保证。所以,由于这类管芯在出厂前不经任何专门的测试,或虽经测试但质量不能保障,故封装老化后的成品率势必受到一定影响。
针对这一问题,国外有些公司已就部分产品推出所谓"KGD"管芯,"KGD"一词是英文的"Known Good Die"的缩写,意思是被确认的优质管芯,抑或称之为信得过管芯。国外将KGD管芯定义为"与等效的封装元件具有相同质量和可靠性的管芯"。
KGD的生产流程可有两种情形:一种是在管芯阶段进行的,即大圆片经分割后直接进行老化和测试;另一种是采用"损耗金属"(Sacrificial Metal)的大圆片级老化(WLBI)。所谓的损耗金属就是在大圆片级老化和测试期间,暂时为管芯提供电气通道的金属,这种金属在老化和测试完成之后将被刻蚀掉。
KGD的老化和测试

- a.封装老化/芯片级老化 b.损耗金属的大圆片级老化
KGD已在诸如芯片直接焊接(DCA)系统、多芯片组件(MCM)、封装系统(SiP)、层叠式管芯组装方面获得应用。
由于当今设计的电子产品和系统已是越来越小、越来越轻便,而其功能总是在增强。KGD的使用可使MCM的设计者不必在功耗和互连的寄生影响之间来权衡,它在系统的设计中变得越来越重要。
在MCM应用中,由于使用更多的IC芯片而变得更为复杂,芯片数目的增长更能体现KGD在提高产品合格率方面的重要性。例如,一个系统被设计成带有 12个电路芯片,假设优质的概率全都是95%,那么该组件合格的概率就等于0.95的12次幂,从而使组件的合格率降为54%,这样一来,大约两个组件就有一个需要重做,产品的成本就会大为增加。从下图中我们可以清楚地看出组件的成品率与管芯质量的关系:
组件的成品率与芯片质量的关系
当前KGD管芯只是刚刚兴起,尚未普及,主要原因是这种管芯的生产过程复杂,成本很高,所以在价格方面不易被普遍接受。国外也正在试图以开发出低成本的测试管座和新的裸芯片测试方法来改善这种局面,可以预料,在不久的将来,KGD管芯是会有广阔的市场前景的。
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