铜柱取代焊球，半导体封装开启 “铜” 时代新篇章

在当今半导体产业蓬勃发展的大背景下，LG Innotek 25日宣布，成功开发并量产应用于移动用途高价值半导体基板的“铜柱（Cu-Post）”技术，为全球首创。

图：LG Innotek 开发用于移动半导体基板的创新技术“铜柱”。

随着半导体器件不断向高性能、小型化方向发展，传统的焊球互连方式在高密度封装中逐渐暴露出诸如布线密度低、热管理差、信号完整性不佳等问题。在此背景下，铜柱凸块（Cu-Pillar Bump）技术应运而生，并迅速成为先进封装领域的重要趋势之一。相比传统锡铅焊球，铜柱具有更低的电阻、更高的导热性以及更优的机械强度，能够有效提升芯片间的电气连接性能和散热能力，尤其适用于高性能计算、移动通信、汽车电子等对可靠性和集成度要求极高的场景 。

全球范围内，多家领先的封装与材料企业正积极布局铜柱技术。台积电在其CoWoS封装中已部分采用铜柱结构以提升互连密度，日月光（ASE）、Amkor 等OSAT厂商也在推动其在FC-BGA等高端封装中的应用。韩国企业如LG Innotek 和三星电机（SEMCO）则凭借本土产业链优势，加快技术落地并实现量产突破。与此同时，中国大陆的长电科技、通富微电等企业也在加大研发投入，力求在该领域占据一席之地。可以预见，随着AI芯片、5G射频模组、智能驾驶处理器等新兴市场的爆发，铜柱技术将成为未来封装市场竞争的核心技术之一。

与FC-BGA、Chiplet发展的协同效应

铜柱技术不仅在移动端展现出强大的应用潜力，在高性能计算领域同样具备广泛的协同发展空间。尤其是在FC-BGA（Flip-Chip Ball Grid Array）封装中，铜柱凸块因其细小的pitch设计、优异的热传导性能和稳定的电气连接能力，成为提升封装密度和信号完整性的关键因素。随着AI芯片、GPU、CPU向Chiplet架构演进，芯片之间的互连密度需求大幅上升，传统的焊球互连方式已难以满足日益增长的带宽和功耗控制需求。铜柱技术恰好填补了这一空白，提供了一种更为稳定、高效且可扩展的互连方案 。

此外，Chiplet（芯粒）模式强调异构集成和模块化设计，要求不同功能芯片之间实现高速、低延迟的数据传输。铜柱凸块由于其较小的尺寸和较高的布线密度，非常适合用于Chiplet之间的短距离高速互连，有助于实现更高层次的系统级集成。例如，台积电在其先进封装平台中已经开始尝试将铜柱技术与CoWoS、InFO等封装形式结合，进一步拓展其在AI加速器、网络处理器等领域的应用边界 。因此，铜柱技术不仅是当前封装工艺升级的重要推手，也为未来Chiplet架构的发展提供了坚实的技术基础。

铜柱技术对供应链与制造工艺的影响

铜柱技术的广泛应用也对整个半导体封装供应链提出了新的挑战与机遇。从材料角度来看，铜柱的形成依赖于高精度电镀工艺，这对电镀液配方、模具设计、电流控制等方面提出了更高的标准。同时，为了匹配铜柱的高密度排布，基板材料也需要具备更低的热膨胀系数（CTE）和更优的介电性能，以确保长期使用的可靠性 。

在制造端，铜柱技术对设备和工艺流程也带来了显著影响。首先，电镀设备需要具备更高的均匀性和控制精度，以保证铜柱的高度一致性；其次，由于铜柱尺寸更小、间距更密，AOI检测设备和失效分析手段也需要同步升级，以提高测试效率和良率控制水平。此外，铜柱焊接过程中还涉及到复杂的热力学行为，如何优化回流焊温度曲线以避免热应力损伤也成为工艺开发的重点之一 。

对于整个供应链而言，铜柱技术的普及也将带动上游材料供应商、设备制造商以及下游封装代工厂的技术升级。例如，JSR、信越化学等公司在介电材料方面加大投入，以适应铜柱封装对基材的新要求；而像ASM Pacific、K&S等设备厂商也在积极研发配套的打线、植球和检测设备，以支持铜柱工艺的规模化生产 。这种全链条的技术协同，不仅提升了整体产业的附加值，也为未来更先进的封装技术奠定了基础。

铜柱技术正处于从高端市场向主流应用快速渗透的关键阶段。它不仅推动了封装行业的技术变革，也正在重塑整个半导体制造生态体系。随着FC-BGA、Chiplet等新一代封装形态的兴起，铜柱技术有望在未来几年内迎来更广阔的发展空间，并在全球半导体产业链中扮演越来越重要的角色。