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玻璃基板从零到一,TGV为要害工艺
宣布时间:2024-06-12 阅读次数:4205

一、玻璃基板:先进封装的厘革,重新界说基板

(一)英特尔连续加码玻璃基板,高举封装工艺厘革旗帜

英特尔一直是玻璃基板领域的探索引领者。凭据三叠纪官网,早在十年前英特尔就开始寻找有机基板的替代品,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,并计划于2030年开始批量生产,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。英特尔的新技术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技术),为CPO(Co-packagedOptics,可配合封装光学元件技术)通过玻璃基板设计利用光学传输的方法增加信号,并联合康宁通过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。英特尔与设备质料相助同伴展开了密切相助,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、云效劳提供商和IC设计效劳提供商。

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英特尔认为玻璃基板有望成为下一代主流的基板材质。凭据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,英特尔认为半导体行业主流的基板技术将会每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,同时英特尔也认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。

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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。凭据ANANDTECH引用的Intel展示PPT,英特尔认为基于玻璃基板、CPO将是先进封装下一代主流技术。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产品获得大幅革新。凭据未来半导体,英特尔研发的CPO也可以通过玻璃基板进行设计,从而实现利用光学传输的方法来增加信号,提高功率的同时降低本钱。

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(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。在目前的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)的封装制程一起连接至中介层(Interposer)上,再通过WaferonSubstrate(WoS)的封装制程将硅中介层连接至底层基板上 ;其中,中介层(interposer)一般选用硅(COWOS-S)、有机物(COWOS-R)或者是硅和有机物的结合(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。玻璃基板直接利用玻璃中介层(GlassInterposer)实现芯片之间、芯片与外部的互联,利用玻璃材质本钱低、电学性能好、翘曲低等优点来克服有机物材质和硅材质的缺陷,来实现更稳定、更高效的连接以及降低生产本钱,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。目前的3D封装中,以HBM工艺为例,其中的要害技术包括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。

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玻璃基板优势显著。凭据《玻璃通孔技术研究进展》(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)优良的高频电学特性: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,损耗因子比硅质料低2~3个数量级,使得衬底损耗和寄生效应大大减小,可以有效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)工艺流程简单: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)机械稳定性强:当转接板厚度小于100μm时,翘曲依然较�� ;

(6)应用领域广泛:除了在高频领域有良好应用前景之外,透明、气密性好、耐腐化等性能优点使玻璃通孔在光电系统集成领域、MEMS封装领域有巨大的应用前景。

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来源:惠投研报

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