La technologie d'intégration hétérogène tridimensionnelle des microsystèmes est la plus prometteuse pour répondre aux exigences d'intégration, de performances et de fréquences de fonctionnement plus élevées des systèmes électroniques RF à l'avenir. Cet article analyse les exigences et les perspectives d'application de la technologie d'intégration des microsystèmes RF dans les domaines de la recherche et du développement et dans le domaine civil, et résume systématiquement ses implications techniques et son système. Les nouveaux défis et solutions de la technologie d'intégration des microsystèmes en matière de simulation de conception, de gestion thermique, de tests, de processus et de fiabilité sont expliqués, et des pistes de développement sont avancées.

La loi de Moore est proche de la limite physique, mais le système d'information électronique continuera à évoluer vers une intégration plus élevée, des performances plus élevées et une fréquence de travail plus élevée à l'avenir. La technologie d'emballage intégrée traditionnelle est progressivement difficile à répondre aux exigences de l'intégration de nouveaux systèmes. La future tendance du développement technologique consistera à poursuivre la loi de Moore, à la dépasser et à réaliser un système de valeur supérieure - un microsystème grâce à une intégration hétérogène tridimensionnelle. La technologie d'intégration de microsystèmes est le principal moyen d'obtenir une intégration plus élevée, des performances plus élevées et une fréquence de travail plus élevée en utilisant des méthodes d'intégration hétérogènes et hétérogènes à l'échelle micro et nano. En tant que technologie d'emballage intégrée avancée dans le cadre de la tendance à la miniaturisation des systèmes, la technologie d'intégration de microsystèmes RF est devenue une technologie de base majeure pour diriger le développement d'équipements et promouvoir l'innovation technologique électronique. Il s'agit d'une plate-forme technique importante pour soutenir la transformation des capacités des équipements d'information électroniques dans les domaines de la détection et de la communication. Dans le même temps, il s’agit également de l’une des technologies de base de la recherche actuelle en matière de technologies de l’information électronique.

Cet article analyse les exigences d'application et les perspectives de la technologie d'intégration des microsystèmes RF dans les domaines [敏感词] et civil, résume systématiquement sa connotation technique, analyse le cadre système de la technologie d'intégration des microsystèmes sous trois aspects : simulation de conception, intégration de processus et vérification des tests, et étudie et juge les défis et les opportunités de développement auxquels la technologie est confrontée. En même temps, les idées de développement ultérieur de la technologie d'intégration des microsystèmes RF sont avancées.

1 aperçu de la technologie de micro-intégration des microsystèmes RF

1.1 Application de la technologie d'intégration des microsystèmes RF sur le marché [敏感词] et civil

Les microsystèmes RF répondent principalement aux exigences de miniaturisation, de légèreté et de polyvalence des frontaux RF intégrés et des réseaux actifs dans des domaines tels que le radar et la guerre électronique, ainsi que dans des domaines civils tels que la communication 5G et l'Internet des objets. Ils adoptent une technologie d'intégration hétérogène de microsystèmes, représentée par la technologie de micronanotraitement, pour intégrer des sous-systèmes RF, numériques, photoélectriques et énergétiques à haute densité. Ils permettent de réduire considérablement le volume et la consommation d'énergie des systèmes RF, d'améliorer considérablement les performances et la fiabilité, et de réduire considérablement le coût des canaux et du cycle de vie. Comme le montre la figure 1, la technologie des microsystèmes RF est largement utilisée dans des domaines tels que l'aérospatiale, l'aviation, la marine et l'armement, ainsi que dans des domaines civils tels que les technologies de l'information, la biologie, la médecine, le contrôle industriel et l'électronique grand public.    

   

 

Fig. 1 Scénario d'application du microsystème RF dans les domaines [敏感词] et civil  

 

Dans le domaine des armes et équipements de combat intelligents, les besoins futurs reposeront davantage sur des systèmes d'information électroniques hautement intégrés. Le développement de radars, de communications, de guerre électronique et d'autres armes et équipements de pointe de nouvelle génération suscite un besoin urgent d'intégration de microsystèmes RF. Cette intégration permet d'intégrer des modules ou sous-systèmes fonctionnels à l'échelle micro et nanométrique, grâce à de nouvelles idées et de nouveaux procédés. Elle permet ainsi de réduire considérablement le volume et la consommation d'énergie des armes et équipements, d'améliorer considérablement leurs performances et leur fiabilité, de réduire considérablement le coût des canaux et du cycle de vie, de prendre en charge la multifonctionnalité et de devenir progressivement intelligent.

Dans le domaine civil, la communication 5g/6G, l'Internet des objets, la conduite sans pilote, l'imagerie térahertz, la biomédecine et d'autres domaines présentent tous un large éventail d'exigences d'application pour l'intégration des microsystèmes RF. Grâce à la technologie Silicon Via (TSV), à la technologie Glass Via (TGV), à la technologie Wafer Level Packaging (WLP), à l'empilement tridimensionnel et à d'autres technologies d'intégration hétérogène tridimensionnelle, les dispositifs émetteurs-récepteurs RF frontaux, les dispositifs de traitement de données, les dispositifs de stockage haute fréquence et l'alimentation électrique efficace peuvent considérablement améliorer les fonctions des produits et réduire le délai d'interconnexion des dispositifs et l'inadéquation entre la transmission RF, réaliser la transmission haute fréquence, large bande et haute vitesse des signaux, afin de réduire efficacement la consommation d'énergie et le volume des produits. La figure 2 montre le microsystème RF 5g mis en œuvre par Ericsson et IBM, qui réalise l'intégration intégrée haute densité de 64 canaux antenne La figure 3 montre les résultats de recherche sur le radar automobile publiés par l'A-star Research Institute de Singapour. Il utilise la technologie TSV combinée à une nouvelle technologie d'encapsulation au niveau des plaquettes intégrées pour produire un radar automobile de 77 GHz.

 

 

Figure 2 Microsystème RF 5g développé par Ericsson / IBM  

 

Figure 3 Radar à 77 GHz basé sur un ensemble de microsystèmes RF au niveau des tranches de l'Institut A-star

1.2 connotation technique de l'intégration du microsystème RF

Le microsystème est un système de micro-information basé sur la microélectronique, l'optoélectronique et les systèmes micro-électromécaniques (MEMS), combiné à une architecture et un algorithme, utilisant la méthode d'ingénierie des systèmes micro-nano pour intégrer des unités fonctionnelles telles que la détection, la communication, le traitement, l'exécution et la micro-énergie sur des micro-systèmes. échelle nanométrique. Ce n'est pas seulement l'exigence inévitable d'une intégration approfondie des technologies interdisciplinaires et interdisciplinaires, mais aussi le résultat inévitable de l'intégration des méthodes de mise en œuvre du système et des dispositifs de base avec la technologie matérielle. Grâce à la recherche sur la technologie des microsystèmes, nous pouvons réaliser le développement de moyens d'intégration de systèmes allant de l'intégration de micro-assemblages à l'intégration hétérogène de micronano, le développement de contenu d'intégration d'une fonction unique à une intégration multifonctionnelle et améliorer progressivement le niveau de haute densité, système reconfigurable, adaptatif et autonome.  

 

La technologie d'intégration hétérogène tridimensionnelle appliquée aux microsystèmes RF est une technologie de fabrication spéciale pour les microsystèmes RF basée sur une technologie avancée de fabrication de micro-nano et de conditionnement de micro-connexions et intégrée à diverses technologies avancées telles que la microélectronique, le micro-usinage, la micro-optique, la micro-énergie et le micro-flux. . Il peut réaliser la fabrication d'une architecture de système RF avancée et améliorer considérablement les performances, résoudre le goulot d'étranglement de l'intégration. Dans le domaine des applications RF, telles que l'intégration de réseaux radar pour la détection et la détection, la technologie de micro-usinage résout principalement les exigences d'application de miniaturisation des microsystèmes RF, d'intégration multifonctionnelle et de haute fiabilité. Ses technologies clés comprennent la technologie de fabrication de substrats d'emballage TSV/TGV, la technologie d'intégration hétérogène tridimensionnelle multifonctionnelle à faible perte, la technologie d'intégration hétérogène tridimensionnelle haute puissance à large bande, etc. Dans le même temps, le processus de micro-usinage doit également avoir la capacité de test de processus, de test de système et de vérification de fiabilité. D'une part, les défauts du processus sont détectés à temps et optimisés pour améliorer le rendement du micro-usinage ; D'autre part, les performances du microsystème RF sont testées pour vérifier et garantir la fiabilité du système.

1.3 Système technologique d'intégration de microsystèmes RF

La technologie d'intégration de microsystèmes RF comprend principalement la conception et la simulation de microsystèmes RF, l'intégration hétérogène tridimensionnelle, le test et la vérification de l'intégration de microsystèmes RF. Le détail de son schéma d'architecture est présenté à la figure 4.  

 

Figure 4 Système technologique d'intégration de microsystème RF

1) Conception de microsystèmes RF et technologie de simulation

La conception et la simulation de microsystèmes RF incluent la conception d'une architecture intégrée tridimensionnelle et la simulation conjointe de plusieurs champs physiques.

La conception de l'architecture intégrée tridimensionnelle comprend la conception de la distribution des modules de circuits, la conception de l'architecture de transmission RF tridimensionnelle et la technologie de conception du blindage diaphonique. Réalisez l'évaluation de l'intégrité du signal et de l'intégrité de la puissance des réseaux de circuits actifs et passifs dans un emballage intégré tridimensionnel pour éviter les interférences électromagnétiques. Enfin, le contenu de la conception fonctionnelle du canal émetteur-récepteur, de la gestion de l'alimentation, du contrôle et du réseau de division de puissance dans le microsystème RF peut être complété. La simulation conjointe de champs physiques multiples comprend la simulation collaborative thermique, mécanique et électrique, la conception de simulation d'évaluation de la fiabilité, etc. En raison du couplage des champs électromagnétiques, thermiques, de contrainte et autres champs physiques dans l'emballage tridimensionnel après la miniaturisation du système RF, un problème mixte de compatibilité avec plusieurs caractéristiques physiques s'est formé. Le microsystème RF rencontrera des problèmes tels que la dissipation thermique, la fiabilité structurelle, la fiabilité de l'état de mise sous tension, etc. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser une simulation de joint de champ physique multiple pour réaliser la distribution de l'effet thermique et la conception des canaux de dissipation thermique dans le microsystème RF, et réaliser la conception complète de la compatibilité mécanique, électrique, thermique et électromagnétique du microsystème RF.

2) Technologie d'intégration hétérogène 3D

(1) le substrat d'emballage haute densité constitue le cadre de base de l'intégration des microsystèmes RF. Dans l'architecture du microsystème RF, les fonctions d'interconnexion électrique, d'intégration fonctionnelle et de support structurel entre les modules RF et les sous-systèmes RF sont réalisées. Une capacité de processus de substrat de conditionnement TSV/TGV, une capacité de processus d'intégration active sur puce, une capacité de processus d'intégration passive sur puce et une capacité de processus de substrat de gestion thermique sur puce sont requises. Afin de répondre aux besoins d'interconnexion électrique complexe, de transmission à faibles pertes et d'intégration élevée des microsystèmes RF, les capacités de processus de micro-usinage pertinentes doivent inclure une gravure à rapport d'aspect élevé à base de silicium/verre, l'intégration de puces actives, le recâblage multicouche, la capacité de résistance sur puce. l'intégration de détection (RCL) et d'autres processus et capacités techniques.

(2) l'intégration hétérogène tridimensionnelle fournit une solution pour l'intégration de dispositifs à puce multifonctionnels dans les microsystèmes RF. Il répond aux exigences de micro-usinage des puces de traitement radio et numérique multifonctionnelles dans les microsystèmes RF grâce aux capacités de traitement de circuits hybrides analogiques numériques ultra-haute vitesse, haute précision et faible consommation et de micro-ondes et millimètres ultra-haute fréquence et haute puissance. circuits d'ondes, Il comprend des technologies de base telles que l'intégration hétérogène de conversion numérique-analogique/analogique-numérique (DAC/ADC) à haute vitesse, haute précision et à large bande, l'intégration hétérogène monolithique à base de silicium et de semi-conducteurs composés.

(3) le processus d'intégration hétérogène tridimensionnel présente l'avantage naturel de combiner le micromodule RF, le micromodule de transmission photoélectrique et le micromodule de traitement du signal sous une forme hétérogène pour répondre aux exigences d'intégration du microsystème RF multifonctionnel. Le processus d'intégration hétérogène tridimensionnel nécessite plusieurs capacités, telles qu'un processus de micro-bump à haute cohérence, un processus de micro-connexion puce à tranche haute densité de haute précision et un processus d'empilement tridimensionnel au niveau de la tranche. Afin de répondre aux exigences du micro-usinage tridimensionnel, de haute précision et à petit pas du microsystème RF, des capacités techniques clés telles que la technologie de préparation des alliages et des bosses métalliques, la technologie de soudage de puces retournées de haute précision et la technologie de liaison de plaquettes sont nécessaires.

3) Technologie de test et de vérification du processus d'intégration du microsystème RF

Le micro-système RF doit effectuer la surveillance de la qualité des processus, l'analyse des défaillances, les tests non destructifs des circuits ainsi que le dépannage et le diagnostic des défauts de chaque étape, et doit avoir la capacité de tester et de vérifier les processus de micro-usinage, qui peuvent être divisés en deux parties : le micro-usinage tests et vérifications de processus intégrés et tests et vérifications des performances électriques des microsystèmes RF. Selon les exigences de performance électrique et de test de contrainte des matériaux du substrat TSV/TGV du microsystème RF, de la plaquette de couche fonctionnelle et d'autres composants, il peut être subdivisé en technologies clés telles que la technologie de test de performance électrique du substrat d'emballage TSV/TGV, la contrainte du processus de micro-usinage et technologie de détection et d’analyse des défaillances thermiques.

2 Technologie d'intégration de microsystèmes RF

2.1 Les avantages de la technologie d'intégration des microsystèmes RF offrent des opportunités de développement industriel

Les avantages de l'intégration RF basée sur la technologie des microsystèmes comprennent : un petit volume, une haute précision et un poids léger ; Performances stables et haute fiabilité ; Faible consommation d'énergie, haute sensibilité et efficacité de travail ; Multifonctionnel et intelligent ; Il est propice à la production de masse et à un faible coût de fabrication ; Faible inertie, fréquence de résonance élevée et temps de réponse court.  

 

Les avantages de la technologie des microsystèmes RF peuvent être résumés comme suit : « plus petit, plus grand, plus puissant et plus récent ». De plus, l'échelle d'intégration du système est passée d'une taille macro étendue à une taille micro nano fine, ce qui montre que le volume, le poids et la consommation d'énergie sont considérablement réduits ; More fait référence au développement de la fonction du système d'une fonction unique à une fonction multifonction, et la densité des fonctions est augmentée de 1 à 2 ordres de grandeur ; Plus fort signifie que les performances du système sont plus fortes. En plus de l'amélioration significative de la bande passante et de la vitesse, il évolue également vers le niveau intelligent de reconfiguration, d'adaptation et d'autonomie ; La mise à jour fait référence à l'adoption de nouveaux moyens d'intégration pour que les nouveaux concepts, les nouveaux systèmes et les nouveaux modes soient reflétés de manière centrale dans le microsystème.

La technologie des microsystèmes RF peut favoriser le développement de systèmes d'information électroniques civils et à puce, répondre aux exigences de l'intégration avancée de nouvelle génération des charges de plateformes d'armes et des produits civils, promouvoir la généralisation des systèmes RF et réduire les coûts et les cycles de développement. En termes de fonctionnalités, promouvoir la numérisation, l'intégration multifonctionnelle et l'intelligence de l'ensemble de la machine, et donner naissance à la réforme des systèmes d'armes et des systèmes de produits électroniques civils. Intégrer activement la technologie d'intégration avancée des semi-conducteurs civils et la technologie d'intégration d'emballages standardisés, réduire la complexité des équipements et des installations électroniques civiles, raccourcir le cycle de développement et améliorer la maintenabilité, afin de concrétiser la vision d'une production à grande échelle, d'une réduction des coûts et d'une augmentation de l'efficacité des systèmes RF de nouvelle génération. La création et l'amélioration de l'industrie des microsystèmes favoriseront l'intégration de la chaîne industrielle d'origine et entraîneront des changements significatifs dans la forme et la connotation des produits d'information électroniques existants.

2.2. Défis rencontrés par le développement de la technologie d’intégration des microsystèmes RF. Les microsystèmes RF ont apporté des avancées révolutionnaires telles qu'une intégration considérablement améliorée, un volume considérablement réduit, une consommation d'énergie considérablement réduite et une densité fonctionnelle considérablement accrue des produits ; Cependant, pour répondre aux applications de l'ingénierie système, la simulation de conception, la gestion thermique, les tests, les processus et la fiabilité seront confrontés à de nouveaux défis.  

 

2.2.1 simulation de conception  

Le module RF du microsystème intègre et emballe l'alimentation électrique, le contrôle des ondes, les puces RF et autres via un substrat adaptateur haute densité pour réaliser la multifonctionnalité, la miniaturisation et la haute fiabilité du module. En raison de l'amélioration de la densité d'intégration et de la fréquence de travail, la conception de l'architecture des produits Microsystem apporte de nombreux défis techniques à la conception de la structure, du processus et du circuit : premièrement, les problèmes d'isolation du signal et d'interférence mutuelle, d'alimentation électrique et d'intégrité du signal, d'effet de cavité et ainsi de suite, mettre en avant des exigences plus élevées en matière de disposition et de câblage du système ; Deuxièmement, l'augmentation de la consommation de chaleur et de la taille des puces ainsi que la diminution de l'espacement des interconnexions mettent en évidence le problème de la rupture par contrainte thermique causée par l'adaptation thermique des matériaux ; Enfin, la réduction de l'espacement des interconnexions et l'augmentation du nombre de ports, le laminage tridimensionnel de haute précision, le soudage à gradients de température multiples et la réparabilité des produits imposent des exigences plus strictes en matière de processus et de matériaux. Par conséquent, avec la compression continue du cycle de développement de produits, la réalisation et l'application technique des modules de microsystèmes nécessitent une conception collaborative multidisciplinaire et multidomaine telle que la structure, les télécommunications, les processus et la conception thermique.

À l'heure actuelle, le développement de produits de microsystèmes typiques doit d'abord réaliser la conception de l'architecture, compléter la disposition préliminaire des produits, déterminer l'itinéraire préliminaire du processus et compléter la sélection des matériaux et des dispositifs clés ; Sur cette base, en fonction des caractéristiques des matériaux et des composants clés, réaliser un assemblage virtuel tridimensionnel, une analyse de simulation des contraintes du moteur thermique, une isolation du blindage électromagnétique, un effet de cavité, l'intégrité du signal et de la puissance, une analyse de simulation de circuit de champ RF et optimiser la structure. aménagement selon les résultats de simulation ; Ensuite, la conception du câblage et la vérification par simulation du substrat sont effectuées ; Enfin, effectuez la vérification physique et optimisez et finalisez le schéma de conception (comme le montre la figure 5).

 

Fig. 5 : conception collaborative des produits Microsystem  

 

2.2.2 gestion thermique  

Avec l'amélioration de l'intégration des microsystèmes, le volume et la consommation d'énergie sont considérablement réduits, mais le problème de l'effet thermique devient de plus en plus important, ce qui peut entraîner une dégradation des performances des dispositifs, voire des pannes. La densité de flux thermique des composants de puissance largement utilisés dans les systèmes électroniques est plus élevée, l'environnement d'application est également plus défavorable et leur gestion thermique est plus difficile. Sans mesures de refroidissement efficaces, la température des puces atteindra 6000 3 °C à l'avenir. Par conséquent, les performances des microsystèmes sont limitées par leur capacité de dissipation thermique, et leur technologie de gestion thermique constitue un problème technique urgent à résoudre. Pour les microsystèmes encapsulés en 1D, de nouvelles technologies de dissipation thermique ont été progressivement développées. Cinq nouvelles technologies de gestion thermique en cours de développement et leurs caractéristiques sont présentées dans le tableau XNUMX.

Tableau 1 Comparaison de cinq nouvelles technologies de gestion de la chaleur  

La technologie d'intégration de microcanaux à base de silicium est un point chaud dans la recherche d'une dissipation thermique efficace, dans laquelle la structure nervurée à micro broches intégrant le TSV est l'une des technologies typiques de gestion thermique efficace du microsystème. Cette technologie crée un grand nombre de micro-nervures dans la plaque adaptatrice en silicium, et la chaleur est transmise au liquide de refroidissement à travers les surfaces supérieure et inférieure de la cavité autour de la micro-nervure. Par rapport au microcanal traditionnel, il améliore considérablement la capacité de dissipation thermique. Dans le même temps, le réseau TSV réalisé à l'intérieur de la nervure de la micro-aiguille réalise non seulement la transmission fluide, mais assure également la transmission haute densité de signaux électriques (comme le montre la figure 6). Cependant, la plupart des systèmes de refroidissement basés sur des microcanaux sur puce ou sur carte doivent avoir une interface avec le monde extérieur. Le volume et la taille de cette interface peuvent dépasser largement la taille de la puce. Ces problèmes doivent encore être étudiés et résolus à l’avenir.

 

Figure 6 : plaque d'adaptation en silicone à micro-broches intégrant TSV  

 

2.2.3 tests  

Lors du développement et de la production de produits de microsystèmes RF, des tests en couches et des tests post-empilement tridimensionnels sont nécessaires. La figure 7 montre le mode de test tridimensionnel typique du module SIP (System Level Packaging) avec les caractéristiques du microsystème RF. Les produits du microsystème RF ont une fréquence de travail élevée, un petit espacement d'interconnexion et de nombreux ports d'entrée/exportation. Afin de garantir un assemblage et une utilisation normaux ultérieurs, ils ont des exigences extrêmement élevées en matière de tests non destructifs. Par conséquent, cela pose de grands défis à la conception du montage de test, qui se concrétise par les quatre aspects suivants :

(1) la conception du dispositif doit garantir des exigences élevées en matière de contrôle de précision de l'alignement à trois couches, de réseau de sondes et connecteur contrôle de précision de position;  

(2) comment éliminer la perte et l'onde stationnaire introduites par l'adaptateur et le câble adaptateur dans le processus de test nécessite des recherches sur la technologie de désintégration et la technologie d'étalonnage TRL ;  

(3) RF élastique connecteurdes s et des po-go avec un espacement plus petit sont requis_ Broche, bouton, etc. (comme indiqué dans la Figure 7 et la Figure 8) ;  

 

 

Fig. 7 Test du module d'emballage SIP 3D  

 

 

Figure 8 Joint d'essai d'interconnexion élastique  

 

(4) une fois le substrat monocouche assemblé, il n’a pas de fonctions complètes, il est donc nécessaire de concevoir le circuit fonctionnel associé au processus de test.  

Le microsystème RF avec intégration hétérogène tridimensionnelle entièrement à base de silicium présente un espacement des tampons plus petit (des dizaines de microns), une intégration plus élevée et la précision d'usinage du montage de test est difficile à répondre aux exigences. La technologie et le concept de test de tranche de la table de sonde sont nécessaires. En raison de l'existence de ports d'entrée/sortie RF des deux côtés des produits d'intégration hétérogènes tridimensionnels du micro-système, les méthodes de test de plaquettes matures existantes ne peuvent toujours pas répondre aux exigences, en particulier dans la bande d'ondes millimétriques, il n'y a pas de solution mature à la maison. et à l'étranger. À l'heure actuelle, le test de dépistage unilatéral des plaquettes est principalement effectué sur la table de sonde à l'aide de sondes et de cartes de sonde personnalisées, comme le montre la figure 9 ; Pour le test de dépistage au niveau de la tranche de micro-bosses telles que le pilier de Cu, des fabricants étrangers tels que Cascade ont également lancé une carte de sonde micro-ondes à membrane pyramidale, comme le montre la figure 10.

Figure 9 Test au banc de sonde RF  

 

Carte de sonde à membrane Figure 10  

 

2.2.4 processus et fiabilité  

Dans l'ensemble du cycle de vie des produits Microsystem, il existe de nombreux problèmes et défis, parmi lesquels les problèmes de processus dans le processus de traitement et les problèmes de fiabilité dans le processus d'application doivent être pris en compte. À l'heure actuelle, les principaux problèmes de processus incluent le rendement du TSV dans un microsystème intégré tridimensionnel, l'amincissement et la transmission des plaquettes, l'empilement de puces multicouches, la liaison par fil à faible radian, etc. Les problèmes de fiabilité incluent la fiabilité du processus, la fiabilité des inadéquations thermiques, la fiabilité anti-interférence. , etc.

De nombreux processus sont impliqués dans l'interconnexion verticale TSV, notamment le processus de gravure de trous profonds, le processus d'isolation des parois latérales, la préparation de la couche adhésive et de la couche de germination, le processus de remplissage de trous profonds TSV, etc. Que chaque processus soit bon ou non affectera directement le rendement de TSV. Il existe un grand nombre de TSV appliqués à l’intégration de microsystèmes haute densité. Comment garantir le rendement du TSV est un problème de processus important. La figure 11 montre la structure TSV haute densité et les problèmes de défauts TSV causés par un mauvais remplissage du TSV.

 

Figure 11 : rendement du TSV en intégration 3D  

 

Le processus d’amincissement est un processus nécessaire au développement du microsystème jusqu’à la miniaturisation, ce qui peut réduire le volume du système dans la direction Z. À mesure que la tranche devient encore plus ultra-mince (l'épaisseur atteint 50 µm), elle présentera des caractéristiques flexibles, ce qui entraînera de grandes difficultés pour l'amincissement ultérieur de la tranche et la transmission du canal arrière. La figure 12 montre les caractéristiques flexibles de la plaquette après amincissement jusqu'à une certaine épaisseur. Le processus d'empilement est l'un des cœurs de l'ensemble du processus d'intégration hétérogène tridimensionnel du microsystème, et c'est également un processus indispensable pour réaliser une intégration à haute densité du microsystème. Grâce au processus d'empilage, non seulement la fixation physique du microsystème, mais également l'excellente interconnexion électrique doivent être réalisées. Assurer la qualité du processus d’empilement est la priorité absolue pour réaliser l’intégration des microsystèmes.

 

Fig. 12 amincissement et transfert de plaquette (puce)  

 

Certains procédés de fabrication de micronano nécessitent de prendre en compte la fiabilité du microsystème dans le processus d'usinage. Surtout avec l'amélioration de l'intégration et de la complexité du microsystème, le processus de fabrication est devenu plus complexe. Tous les flux de processus ont posé de grands défis en matière de fiabilité des processus. La figure 13 montre la fissuration du joint de soudure provoquée par l'interaction entre les processus. Dans le même temps, avec l'augmentation de la consommation de chaleur des puces SOC et des systèmes SIP, l'augmentation de la taille des emballages et la différence de coefficient de dilatation thermique entre les différents matériaux, cela pose des défis pour la conception de la fiabilité du système. La figure 14 montre le problème de discordance thermique dans l'emballage.

 

Figure 13 fiabilité du processus  

 

Figure 14 : exemple de problème d'inadéquation thermique

3 idées de développement de la technologie d'intégration de microsystèmes RF

Après 2020, la technologie des microsystèmes et sa capacité de production deviendront le cœur de la compétitivité du marché chinois et civil. Les entreprises chinoises et civiles doivent faire de la technologie des microsystèmes l'axe principal de leur développement, la considérer comme le cœur de leur compétitivité et la source d'énergie du développement durable. Compte tenu de l'état actuel de la recherche et des applications de la technologie des microsystèmes en Chine, les axes de développement futurs sont les suivants :  

(1) intégrer les ressources avantageuses de la chaîne industrielle des microsystèmes, combiner organiquement l'industrie, l'université, la recherche et les applications représentées par les universités nationales et les instituts de recherche du secteur industriel, établir une plate-forme technologique ouverte et d'ingénierie des microsystèmes et établir une R&D collaborative équipe intégrant la conception, la simulation, les processus et les tests, de manière à former un modèle de développement d'innovation collaborative de microsystème.

(2) renforcer la construction de la capacité des microsystèmes, promouvoir la construction de distribution de la capacité des microsystèmes existants vers une construction centralisée, former la capacité d'itération rapide de la R&D et de la production d'essai et accélérer les progrès de la transformation technique de la technologie d'intégration des microsystèmes.

(3) donner la priorité au développement de technologies de microsystèmes qui répondent aux besoins urgents du pays et peuvent réaliser des avancées clés en peu de temps ; Se concentrer sur la promotion de la recherche de certaines technologies clés des microsystèmes ayant d'importantes perspectives d'industrialisation et promouvoir le développement de l'économie nationale, encourager la recherche fondamentale clé sur les microsystèmes et promouvoir l'innovation originale.

(4) se concentrer sur le développement réussi de produits représentatifs, rayonner progressivement vers les domaines du microsystème RF et du microsystème photoélectrique avec une capacité technique plus élevée et des performances plus fortes, se concentrer sur les technologies communes dans divers domaines, briser les technologies de goulot d'étranglement une par une , et forment une production d'essai diversifiée et une capacité de R&D de système d'information microélectronique.

(5) prêter attention à la culture des talents de base et clés, constituer une équipe de recherche, de développement et d'application de microsystèmes de haute qualité et assurer le développement durable de la technologie des microsystèmes.

Conclusion 4

La technologie des microsystèmes est le résultat inévitable de la quête constante de miniaturisation et de hautes performances des équipements d'information électronique depuis l'avènement de la microélectronique. Elle constitue un modèle de développement intégré de l'innovation applicative et technologique. Cet article expose les exigences d'application et les tendances de développement de la technologie d'intégration des microsystèmes RF dans les domaines civil et civil, analyse le cadre systémique de cette technologie, étudie et évalue les défis et les opportunités de développement auxquels elle est confrontée, et propose des pistes de développement pour son développement futur. L'innovation et le développement de la technologie des microsystèmes favoriseront non seulement le progrès subversif des armes et des équipements à l'avenir, mais accéléreront également le développement fulgurant de l'industrie de l'information civile.

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