经过封装之后，芯片如同历经洗礼，变成了人们熟知的各种电子器件。说起封装技术，就不能不提到美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士、香港科学院创院院士汪正平。早在20世纪七十年代，汪正平院士创新性采用聚合物材料封装集成电路（IC）芯片（简称“塑封技术”），克服了传统陶瓷和金属封装重量大、工艺复杂、成本高等问题，被Intel、IBM等全面推广，目前塑封技术占全球IC封装市场95%以上。由于其在封装技术研发方面的卓越贡献，汪正平院士多次荣获电子封装领域的荣誉奖项，被誉为“现代半导体封装之父”。
金瑞欣特种电路技术需要突破的，是电子封装用陶瓷基板这一赛道！
突破“卡脖子”
这一定律是Intel创始人之一戈登·摩尔的经验之谈，其核心内容为：集成电路上可以容纳的晶体管数目，在大约每经过18到24个月便会增加一倍。换言之，处理器性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。2022年9月8日，苹果发布最新iPhone14手机，其高端产品搭载的A16芯片，已使用4纳米制程，晶体管数量多达160亿个，再创新纪录。“随着芯片功率越来越大，集成度越来越高，散热是个大问题。如果不及时散热，芯片很可能会烧坏。”利之达创始人陈明祥说，“对于光电器件来说，温度每升高10℃，其寿命则会降低30%-50%。”他介绍，目前广泛使用的印刷线路板（PCB）采用高分子材料，“通俗来讲就是塑料，其导热和耐热能力较差，而陶瓷材料具有高导热、高耐热、高绝缘、低热胀、耐腐蚀等特点，技术优势明显。”“制造陶瓷基板并不难，但它需要优化材料配方与工艺，需要长时间经验积累，很多上市公司想做，但实际很难做出来。”由于技术门槛高，陶瓷基板全球市场高度集中。据公开资料显示，全球前十大供应商占有80%以上市场份额，其中日本京瓷、美国罗杰斯、中国台等处于市场领先地位。从市场需求来看，国内陶瓷基板（特别是高端产品）一直依赖进口，属于典型的“卡脖子”技术。
历时多年的自主研发和产学研合作，金瑞欣终于掌握了电镀陶瓷基板（DPC）全套制备技术，并实现批量生产和出货，突破“卡脖子”。
助力挑战“摩尔定律”极限
封装时，将芯片放在基板上，基板可以起到支撑芯片、给芯片供电、解决芯片散热等作用，因此，基板性能对器件质量影响极大。金瑞欣自主研发的电镀陶瓷基板（DPC）技术，利用激光打孔、电镀填孔和图形电镀等工艺，将铜沉积于陶瓷基片表面，其工艺结合了材料学、半导体、电化学、激光加工等技术，对材料控制与工艺技术整合能力要求极高。“我们的陶瓷基板，采用半导体工艺制作，精度较高，线宽、线距可以做到50微米左右。”目前，市场水平普遍在100-200微米。同时，与市场上只能做单面陶瓷基板相比，利之达可以做双面和多层陶瓷基板，利用激光在陶瓷片上打孔，通过电镀实现陶瓷片正反面互连，实现垂直集成。
打比方说，原来只能做平房，现在我们的工艺解决了电梯问题，就可以做楼房了。从工艺来看，传统陶瓷基板需要近1000℃的高温来制备，而利之达的创新技术，仅需不到300℃，降低了成本，提高了工艺兼容性。“有了更好的散热性能，更高的集成度，这些封装技术创新，将有助于半导体行业进一步挑战‘摩尔定律’极限。”
第三代半导体“风起”
目前，金瑞欣出货的DPC陶瓷基板，主要应用在LED封装领域，包括半导体照明（白光LED）和杀菌消毒（深紫外LED）。由于LED芯片电光转化效率较低，大部分电能转化成废热，因此必须解决LED散热问题，否则直接影响LED器件光效与寿命。眼下，新能源汽车、人工智能等新兴产业迅速崛起，高性能陶瓷基板需求将越来越大。“应该说，陶瓷基板与目前广泛使用的PCB基板，应用领域各有侧重。”陶瓷基板主要应用于功率半导体、高温电子器件封装。比如，汽车电子尤其是汽车发动机附近的高温传感器、航空航天器件、半导体激光器、热电制冷器（TEC）、电力电子（IGBT）等。“这些应用将前景无限。”陈明祥特别提到，陶瓷基板与正在“风起”的第三代半导体，是最佳搭档。21世纪以来，以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO)、金刚石为代表的第三代半导体材料开始初露头角。
由于第三代半导体材料具有更大的禁带宽度、更高的耐热性，更适合于制作高温、高频及大功率电子器件，在光电子和微电子领域具有重要的应用价值。目前，市场火热的5G基站、新能源汽车和快充等都是第三代半导体的重要应用领域。“陶瓷基板能很好地匹配第三代半导体的高温、大功率等特性。”“基础原材料研发需要大量投入，尽管当下国内市场氛围还是早期，但我们坚定看好它的未来。纵观全球陶瓷封装市场，公开数据显示，日本占据近50%市场份额，美国和欧洲分别占据约20%和10%，中国占有率仅在10%左右。可喜的是，近年来我国陶瓷封装市场正迅猛发展。2014年我国陶瓷封装市场规模仅为347亿元，2023年有望达到1150亿元，年复合增长率约为14.3%。
