下一代封裝關(guān)鍵材料

在芯片封裝領(lǐng)域，有機材料基板已被應(yīng)用多年，但隨著芯片計算需求的增加，信號傳輸速度、功率傳輸效率、以及封裝基板的穩(wěn)定性變得尤為關(guān)鍵，有機材料基板面臨容量的極限。

由Intel主導(dǎo)的玻璃基板，成為適用于下一代先進(jìn)封裝的材料。

玻璃基板因其能夠快速處理大量數(shù)據(jù)以及與傳統(tǒng)基板相比具有卓越的能源效率而受到高度重視。盡管該技術(shù)尚處于起步階段，但據(jù) The Insight Partners 稱，全球市場規(guī)模預(yù)計將從2024年的 2300 萬美元增長到 2034 年驚人的 42 億美元。

三星、AMD、蘋果等國際知名科技芯片公司均已開始導(dǎo)入或探索玻璃基板芯片封裝技術(shù)。

廣泛應(yīng)用

玻璃作為一種材料，已在多個半導(dǎo)體行業(yè)得到廣泛研究和集成。它代表了先進(jìn)封裝材料選擇的重大進(jìn)步，與有機和陶瓷材料相比具有多項優(yōu)勢。玻璃具有高平整度與低粗糙度、高介電常數(shù)與低介電損耗、出色的熱穩(wěn)定性和低熱膨脹系數(shù)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性與抗腐蝕性。

玻璃基板代表著先進(jìn) IC 基板和先進(jìn)封裝領(lǐng)域的一個有前途的前沿。它們?yōu)橄乱淮酒O(shè)計和封裝提供了無與倫比的性能和可擴展性。盡管挑戰(zhàn)依然存在——所有新技術(shù)都是如此——但行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和新進(jìn)入者的共同努力正在為玻璃基板在各個終端市場的廣泛采用鋪平道路，其中人工智能芯片和服務(wù)器是重點。隨著 GCS 技術(shù)的成熟和供應(yīng)鏈基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，玻璃芯基板有望重新定義先進(jìn)封裝的格局。

產(chǎn)品迭代

玻璃基板有望替代ABF基板中的FC-BGA載板

玻璃基板具有卓越的機械、物理和光學(xué)特性，根據(jù)Intel預(yù)計，在構(gòu)建更高性能的多芯片SiP時，使用玻璃基板可多放置50%的裸片，基板厚度還可以減少一半左右，并且減薄后的基板可以提高信號傳輸速度和功率效率。

玻璃基板有望替代硅中介層

硅基轉(zhuǎn)接板由于硅的半導(dǎo)體性質(zhì)，面臨介電損耗較大、信號插入損耗較大等問題，而玻璃基板具有的高介電常數(shù)和低介電損耗，作為中介層，可以承載多種類型的芯片，如處理器、存儲器、傳感器等。

玻璃基板改善封裝性能

玻璃基板上的互連密度隨著通孔技術(shù)提升有望提高10倍，同時增加了設(shè)計人員在電源傳輸和信號線路布置方面的靈活性。此外，玻璃基板的機械性能得到改善，可以實現(xiàn)超大型封裝，并具有非常高的組裝良率。

玻璃基板盡管有諸多優(yōu)點，但因為當(dāng)前技術(shù)成熟度不夠，在加工制造、性能測試、成本控制等方面都還需要進(jìn)一步的研究和突破。

玻璃基板原本是制作液晶顯示器的一個基本部件，是一種表面極其平整的薄玻璃片，主要應(yīng)用于TFT-LCD及OLED等顯示產(chǎn)業(yè)。目前用于2.5D、3D封裝的玻璃基板及玻璃中階層仍未進(jìn)入商業(yè)化量產(chǎn)階段。可以預(yù)見，在未來幾年內(nèi)，玻璃基板和有機基板將共存，而一旦實現(xiàn)玻璃基板的規(guī)模商業(yè)化，其將成為基板行業(yè)新的主導(dǎo)者。

材料特性

玻璃熔制的原材料主要包括二氧化硅、鎂氧化物、鋁氧化物、堿金屬氧化物等物質(zhì)，根據(jù)生產(chǎn)配方的差異，可分為鈉鈣玻璃和高鋁玻璃兩大類。鈉鈣玻璃是在二氧化硅基質(zhì)中加入了氧化鈣和氧化鈉等成分，比較普遍。高鋁玻璃是在基質(zhì)中加入了氧化鋁，顯著提升了玻璃材料的強度。

玻璃本身的易碎性，容易在加工過程中產(chǎn)生微裂紋，在增加了強度的情況下，不僅TGV通孔等工序有難度，封裝切割時，也要特別注意基板的微損傷。具體切割方案歡迎咨詢西斯特應(yīng)用團(tuán)隊。