中國粉體網(wǎng)訊 隨著對更強(qiáng)大計(jì)算的需求增加，半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入在封裝中使用多個(gè)“小芯片”的異構(gòu)時(shí)代,，提高信號(hào)傳輸速度、功率傳輸、設(shè)計(jì)規(guī)則和封裝基板的穩(wěn)定性將是至關(guān)重要的,。與目前使用的有機(jī)基板相比，玻璃基板具有優(yōu)異的機(jī)械,、物理和光學(xué)性能,，可以在封裝中連接更多的晶體管，提供更好的可擴(kuò)展性,，并組裝更大的小芯片復(fù)合體,。
優(yōu)秀天然屬性，成就理想基板材料
玻璃基板憑借一系列出眾物理性質(zhì),，在半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大優(yōu)勢,。其表面平整度極高，粗糙度處于極低水平,，這種特性為微小尺寸半導(dǎo)體器件的精密制造筑牢根基,。在芯片不斷追求小型化,、集成化的當(dāng)下，微小尺寸器件對制造平臺(tái)的精度要求嚴(yán)苛,，玻璃基板就像一位精準(zhǔn)的“空間搭建師”,，為器件制造提供了超平整、超光滑的理想操作空間,，讓高密度重布線層（RDL）布線得以順利推進(jìn),。
玻璃基板與硅、有機(jī)基板各項(xiàng)性質(zhì)對比 來源：興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院
有效對抗翹曲問題,，適合大尺寸封裝
大尺寸基板在承載高密度芯片封裝時(shí),，面臨著封裝過程中熱量積聚的挑戰(zhàn)。當(dāng)硅芯片,、環(huán)氧樹脂模塑料與有機(jī)RDL層堆疊封裝時(shí),，各材料熱膨脹系數(shù)（CTE）的差異會(huì)引發(fā)顯著問題，溫度升高時(shí),，不同材料的膨脹幅度不一,，在成型、固化或脫粘等工藝環(huán)節(jié)中,，材料界面的應(yīng)力變化會(huì)導(dǎo)致堆疊結(jié)構(gòu)翹曲,，甚至引發(fā)分層或接頭凸塊錯(cuò)位等失效風(fēng)險(xiǎn)。
相比之下,，玻璃基板展現(xiàn)出獨(dú)特的性能優(yōu)勢,，其熱膨脹系數(shù)為3-9ppm/K，與硅芯片的2.9-4ppm/K接近,，不易因封裝過程中產(chǎn)生熱量導(dǎo)致各層材料間形變程度不同而發(fā)生翹曲,，而50-90GPa的楊氏模量遠(yuǎn)高于有機(jī)材料，使其具備更強(qiáng)的抗形變能力,。更關(guān)鍵的是,，玻璃基板憑借大尺寸穩(wěn)定性與可調(diào)節(jié)的剛性模量，將通孔密度提升至傳統(tǒng)硅基板的10倍,，大大提高芯片封裝密度,。
晶圓翹曲示意圖 來源：《臨時(shí)鍵合工藝中晶圓翹曲研究》（李碩等）
優(yōu)越電氣性能，減少傳輸損耗
玻璃作為絕緣材料,，其相對介電常數(shù)僅為硅片的三分之一,，這一特性使其在高頻信號(hào)傳輸中優(yōu)勢顯著。較低的介電常數(shù)可大幅降低寄生電容效應(yīng),，有效減少信號(hào)傳輸過程中的能量損耗,，讓玻璃中介層在高速數(shù)據(jù)傳輸中既能保持優(yōu)異的功率效率，又能確保信號(hào)完整性,。
此外,，玻璃材料的高電阻率特性,，使其在應(yīng)對高密度互連場景時(shí)更具優(yōu)勢，相鄰互連間的電流泄漏被顯著抑制,，相較于硅材料,，可大幅降低串?dāng)_與噪聲干擾。隨著芯片封裝向精細(xì)化,、高密度互連方向發(fā)展,，玻璃基板憑借介電性能與絕緣特性的雙重優(yōu)勢，不僅能滿足人工智能芯片對超高互聯(lián)密度的需求,，更能為復(fù)雜封裝結(jié)構(gòu)中的信號(hào)穩(wěn)定傳輸筑牢基礎(chǔ),。
與硅片相比玻璃基板傳輸線的插入損耗更低 來源：Shorey.Process and Application of Through Glass Via(TGV) Technology
封裝尺寸變化帶來顯著成本效益
芯片的矩形結(jié)構(gòu)與硅中介層的圓形形態(tài)存在天然幾何不匹配，這導(dǎo)致晶圓邊緣產(chǎn)生大量未利用區(qū)域,，且隨著芯片尺寸增大,，晶圓面積利用率會(huì)進(jìn)一步下降。以300mm晶圓級(jí)封裝與515×510mm面板級(jí)封裝為例,，矩形面板級(jí)封裝的芯片占用面積比高達(dá)93%,，較晶圓級(jí)封裝64%的利用率形成顯著優(yōu)勢。這種幾何效率的差異直接引發(fā)生產(chǎn)速率的級(jí)差,，據(jù)Yole報(bào)告顯示,，扇出型晶圓級(jí)封裝（FOWLP）面積使用率低于85%，而扇出型面板級(jí)封裝（FOPLP）則突破95%,。因此采用大規(guī)格的矩形玻璃作為載體或最終作為中介層,，能夠在一個(gè)載體或中介層中容納更多芯片，可顯著提高先進(jìn)封裝的效率,。具體推算從200mm過渡到300mm大約能節(jié)省25%的成本,，從300mm過渡到板級(jí),，則能節(jié)約66%的成本,。
面板相比晶園面積使用率提升 來源：興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院
參考來源:
興業(yè)證券《先進(jìn)封裝助推玻璃基板產(chǎn)業(yè)快速成長》
李碩.臨時(shí)鍵合工藝中晶圓翹曲研究
Shorey.Process and Application of Through Glass Via(TGV) Technology
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)
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