一、玻璃基板:先进封装的厘革,重新界说基板
(一)英特尔一连加码玻璃基板,高举封装工艺厘革旌旗
英特尔一直是玻璃基板领域的探索引领者。凭证三叠纪官网,早在十年前英特尔就最先寻找有机基板的替换品,并在亚利桑那州的CH8工厂投资十亿美元试生产玻璃基板。作为封装基板领域的探索引领者,2023年9月英特尔展示了一款功效齐全的基于玻璃基板的测试芯片,并妄想于2030年最先批量生产,该芯片使用75微米的玻璃通孔,深宽比为20:1,焦点厚度为1毫米。英特尔的新手艺不但仅停留在玻璃基板的层面,还引入了FoverosDirect(一种具有直接铜对铜键合功效的高级封装手艺),为CPO(Co-packagedOptics,可配合封装光学元件手艺)通过玻璃基板设计使用光学传输的方法增添信号,并团结康宁通过CPO工艺集成电光玻璃基板探索400G及以上的集成光学解决计划。英特尔与装备质料合作伙伴睁开了亲近合作,与玻璃加工厂LPKF和德国�;�Schott配合致力于玻璃基板的产品化。另外,英特尔还带动组建了一个生态系统,已经拥有大大都主要的EDA和IP供应商、云服务提供商和IC设计服务提供商。
英特尔以为玻璃基板有望成为下一代主流的基板材质。凭证ANANDTECH引用的Intel展示PPT,复盘芯片基板的生长历史,自1970年引线框架大规模使用于芯片封装后,英特尔以为半导体行业主流的基板手艺将会每15年改变一次,未来行业将会迎来玻璃基板的转变,而从有机板到玻璃基板的这个转变将在近10年爆发,同时英特尔也以为玻璃基板的泛起并不会马上完全取代有机板,而是会在未来一段时间内和有机板共存。

玻璃基板、CPO工艺有望成为混淆键合以后的下一代先进封装工艺。凭证ANANDTECH引用的Intel展示PPT,英特尔以为基于玻璃基板、CPO将是先进封装下一代主流手艺。相比有机板和硅,玻璃基板的性能和密度均有提高,可以允许在更小的占用面积下封装更多的Chiplets,以此带来更低的整体本钱的功耗,让未来数据中心和AI产品获得大幅刷新。凭证未来半导体,英特尔研发的CPO也可以通过玻璃基板举行设计,从而实现使用光学传输的方法来增添信号,提高功率的同时降低本钱。

(二)玻璃基板:质料与工艺的厘革
玻璃基板主要用来取代原先的硅/有机物基板和中介层,可应用于面板、IC等泛半导体领域。在现在的2.5D封装中,以较为主流的台积电的CoWoS封装为例,是先将半导体芯片(CPU、GPU、存储器等)通过ChiponWafer(CoW)的封装制程一起毗连至中介层(Interposer)上,再通过WaferonSubstrate(WoS)的封装制程将硅中介层毗连至底层基板上;其中,中介层(interposer)一样平常选用硅(COWOS-S)、有机物(COWOS-R)或者是硅和有机物的团结(COWOS-L)。
玻璃材质的引入可以取代原先的硅中介层和有机基板。玻璃基板直接使用玻璃中介层(GlassInterposer)实现芯片之间、芯片与外部的互联,使用玻璃材质本钱低、电学性能好、翘曲低等优点来战胜有机物材质和硅材质的缺陷,来实现更稳固、更高效的毗连以及降低生产本钱,有望为2.5D/3D封装带来全新的范式改变。
玻璃基板的3D封装方面,TGV及其相关的RDL将成为要害工艺。现在的3D封装中,以HBM工艺为例,其中的要害手艺包括TSV(Through-SiliconVias)、微凸点(Microbumps)、TCB键合(Thermo-CompressionBonding,热压键合)、混淆键合(hybridbonding)等;关于玻璃基板的3D封装,TGV(ThroughGlassVia,玻璃通孔)、铜孔的填充及其RDL将成为要害工艺。

玻璃基板优势显著。凭证《玻璃通孔手艺研究希望》(陈力等),玻璃基板的优势主要体现在:
(1)低本钱:受益于大尺寸超薄面板玻璃易于获取,以及不需要沉积绝缘层,玻璃转接板的制作本钱约莫只有硅基转接板的1/8;
(2)优良的高频电学特征:玻璃质料是一种绝缘体质料,介电常数只有硅质料的1/3左右,消耗因子比硅质料低2~3个数目级,使得衬底消耗和寄生效应大大减小,可以有用提高传输信号的完整性;
(3)大尺寸超薄玻璃衬底易于获�。嚎的⑿裣踝右约靶ぬ氐炔AС炭梢粤坎蟪叽纾ù笥�2m×2m)和超�。ㄐ∮�50μm)的面板玻璃以及超薄柔性玻璃质料;
(4)工艺流程简朴:不需要在衬底外貌及TGV内壁沉积绝缘层,且超薄转接板不需要二次减��;
(5)机械稳固性强:当转接板厚度小于100μm时,翘曲依然较��;
(6)应用领域普遍:除了在高频领域有优异应用远景之外,透明、气密性好、耐侵蚀等性能优点使玻璃通孔在光电系统集成领域、MEMS封装领域有重大的应用远景。

泉源:惠投研报
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