最近这几年Chiplet 芯片技术发展迅速,它将不同功能的小芯片拼接在一起可以制造出性能更强、成本更低的处理器,但随之而来的挑战也越来越多,Chiplet 的封装密度越来越高,内部的微凸点和 TSV(硅通孔)结构又小又密,传统的 X-Ray 检测方式已经无法满足需求,际诺斯今天从工程师的角度出发分享如何将检测效率提升 10 倍以上,解决量产线上的“卡脖子”问题。

Chiplet 技术让芯片设计更加灵活,但与此同时,也给检测带来了新的难题,以前检测一颗大芯片,只需要关注是否有裂纹或气泡,现在,Chiplet 内部有成千上万个微凸点,每个只有几十微米大小,还需要检查内部是否有空洞或焊接是否牢固,传统 X-Ray 检测设备速度慢、精度低,就像用老式相机拍蚂蚁,根本看不清细节,更严重的是,检测效率直接影响芯片良率和生产节拍,如果检测速度跟不上,产线就不得不等待,一天可能少生产几百片晶圆,损失巨大,因此提升检测效率不是“锦上添花”,而是“雪中送炭”。
小贴士: 不要把 X-Ray 检测只当作“质检员”,它应该成为封装工艺的“智能传感器”——检测数据要实时反馈给工艺参数,比如调整焊接温度、压力,从源头减少缺陷,而不是等出了问题再补救。
作为工程师我们最头疼的问题之一是参数波动大,今天调好的参数明天换一批芯片又得重新调整,这种依赖个人经验的方式导致检测一致性差,漏检和误检率高,微小缺陷难以识别,例如微凸点中的空洞只有几微米,传统算法常常将其误判为正常结构,导致漏检,或者把正常结构误认为缺陷,造成误检,同时检测数据孤立无法与工艺参数联动优化。
小贴士: 参数波动大的根源在于“经验依赖”,而不是设备本身速度慢,真正的解决方案是建立“参数-缺陷”映射数据库,让 AI 学会预测最优参数组合,实现标准化和自动化调参。
要解决这些问题必须依靠新一代高速在线 X-Ray 检测设备,这类设备具备以下核心特点:
高速成像与实时处理:每秒可拍摄几十张高清图像,边检测边分析,不会拖慢产线节奏。
多角度扫描:可以从多个角度扫描 Chiplet,看清多层结构,如微凸点和 TSV 的立体形态。
高分辨率探测器:能够识别几微米的微小缺陷,满足高密度封装的需求。
小贴士: 在线检测的核心价值是“节拍匹配”而不是单纯追求速度快,好的设备能根据前序工艺的实时数据,自动调整扫描速度和分辨率,实现“按需检测”,避免过度检测浪费时间。
我们采用深度学习模型,让 AI 自动识别和分类缺陷,例如,在微凸点空洞检测中,AI 可以精准区分正常结构和缺陷,准确率超过 99%,我们还引入了“迁移学习”——利用已有封装工艺的缺陷数据预训练模型,再针对 Chiplet 工艺进行微调,即使新缺陷样本较少,AI 也能快速适应,大幅降低人工标注成本。
多通道同步检测,一次可检测多个芯片,单位时间内的检测数量翻倍,我们还使用“负载均衡算法”,根据各工位的实时数据量动态分配任务,避免某个工位过载,最大化产线利用率。
我们构建了“工艺-检测”联合数字孪生模型,将封装工艺参数(如温度、压力)与检测结果实时关联,预测下一批次可能出现的缺陷类型,并提前调整检测参数,这相当于“预防式检测”,而不是事后补救。
我们设计了一套完整的优化方案,包括以下几个方面:
系统集成:从离线检测升级为在线实时检测,检测结果直接反馈给 MES 系统,实现全流程可追溯。
参数标准化:建立“参数模板库”,针对不同 Chiplet 产品类型,预置经过验证的参数模板,工程师只需选择产品型号,系统自动加载最优参数,实现“零经验依赖”的标准化操作。
一键优化:通过数字孪生模型,一键优化参数,从原来的 2 小时缩短到 5 分钟。
去年我们为一家国内领先的先进封装企业(化名“芯联科技”)部署了际诺斯高速 X-Ray 检测系统及 AI 判读模块,芯联科技主要生产 Chiplet 芯片,之前面临检测效率低、漏检率高的问题,工程师经常加班调参,实施后效果非常显著:
检测效率提升 12 倍:原来一天只能检测 1000 颗芯片,现在可以检测 12000 颗。
漏检率下降至 0.05% 以下:几乎不漏检,误检率也大幅降低。
数据无缝对接:检测数据与 MES 系统实时同步,实现全流程可追溯。
更重要的是通过“工艺-检测”数字孪生模型,芯联科技将参数波动幅度降低了 80%,一键优化时间从 2 小时缩短至 5 分钟,工程师再也不需要手动调参,彻底解决了痛点。
未来X-Ray 检测将不再是单纯的“质检工具”,而是演变为“工艺智能体”,主动参与工艺优化成为 Chiplet 量产中不可或缺的“数字工艺工程师”,随着 AI、自动化技术与检测的深度融合,检测效率还会进一步提升,为 Chiplet 芯片的高质量量产保驾护航。
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