玻璃基板的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有哪些

芝能智芯出品

芯片行業(yè)正迎來(lái)一場(chǎng)重大變革， 玻璃基板的開(kāi)發(fā)正在為芯片材料的轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)。 在應(yīng)用的過(guò)程中困難重重，但其潛力不可小覷，可能需要數(shù)年時(shí)間才能完全解決相關(guān)問(wèn)題。十多年來(lái)，用玻璃取代硅和有機(jī)基板的討論不斷進(jìn)行，尤其是在多芯片封裝領(lǐng)域。

隨著摩爾定律的失效，芯片設(shè)計(jì)正在從傳統(tǒng)的平面架構(gòu)轉(zhuǎn)向先進(jìn)封裝，玻璃基板因此成為焦點(diǎn)。先進(jìn)封裝需要更高的集成度和更細(xì)的線路寬度，而玻璃基板在這方面表現(xiàn)出色。

Part 1玻璃基板的優(yōu)勢(shì)

英特爾和SKC已經(jīng)宣布了玻璃基板的相關(guān)計(jì)劃，顯示出業(yè)界對(duì)其前景的信心。 英特爾計(jì)劃在未來(lái)推出玻璃基板，而SKC則在美國(guó)建立生產(chǎn)玻璃基板的工廠，以滿足市場(chǎng)需求。

● 玻璃基板的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

玻璃基板具有一系列顯著的優(yōu)勢(shì)，使其在先進(jìn)封裝領(lǐng)域中脫穎而出：

◎ 尺寸穩(wěn)定性和平整度：玻璃基板的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于其他材料，能夠支持更大面積和更精細(xì)的圖案。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)高分辨率的光刻至關(guān)重要。

◎ 低介電常數(shù)：玻璃的低介電常數(shù)有助于減少信號(hào)傳播延遲和相鄰互連之間的串?dāng)_。這對(duì)于高速電子設(shè)備至關(guān)重要，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸速度和整體系統(tǒng)性能。

◎ 熱穩(wěn)定性：玻璃基板在寬溫度范圍內(nèi)的尺寸變化極小，能夠在熱管理至關(guān)重要的應(yīng)用中保持穩(wěn)定性能。它能承受熱循環(huán)并防止電氣短路和其他由于溫度變化引起的機(jī)械應(yīng)變問(wèn)題。

◎ 電氣特性一致性：玻璃基板在整個(gè)表面提供一致的電氣特性，確保信號(hào)完整性，特別是在高頻應(yīng)用中。

● 挑戰(zhàn)與解決方案

盡管玻璃基板優(yōu)勢(shì)明顯，但 其脆性是一個(gè)顯著挑戰(zhàn)。 隨著基板變得越來(lái)越薄，破損的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。因此，處理和加工玻璃基板需要極其小心和精確。

在光刻過(guò)程中，玻璃的脆性同樣帶來(lái)了檢測(cè)和計(jì)量的挑戰(zhàn)。 對(duì)于光刻設(shè)備，需要低數(shù)值孔徑(NA)透鏡系統(tǒng)，以在不影響分辨率的情況下，實(shí)現(xiàn)更大的焦深和更高的分辨率。

大型代工廠和OSAT(外包半導(dǎo)體組裝與測(cè)試)企業(yè)已經(jīng)在其他材料上進(jìn)行了大量投資，例如覆銅板(CCL)。這些材料已在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，但當(dāng)封裝行業(yè)的線寬/間距低于2/2μm時(shí)，它們的優(yōu)勢(shì)將不再明顯。轉(zhuǎn)向玻璃基板需要新一輪的設(shè)備投資和新工藝的開(kāi)發(fā)。

Part 2玻璃基板的未來(lái)

玻璃基板在應(yīng)用中存在這些障礙，業(yè)界普遍承認(rèn)玻璃基板的潛力。 隨著數(shù)據(jù)中心、電信和高性能計(jì)算等領(lǐng)域?qū)Ω咝А⒏咚僭O(shè)備的需求增加，玻璃基板的應(yīng)用前景廣闊。

玻璃基板的低介電常數(shù)和出色的熱穩(wěn)定性使其成為這些應(yīng)用的理想選擇。 它不僅可以提高系統(tǒng)效率和數(shù)據(jù)吞吐量，還能在高頻應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更好的阻抗控制，確保信號(hào)完整性。

混合基板的應(yīng)用也是一種潛在解決方案， 通過(guò)將玻璃與其他基板材料結(jié)合，既可以利用玻璃的熱穩(wěn)定性和電氣優(yōu)勢(shì)，又能發(fā)揮其他材料的機(jī)械強(qiáng)度和成熟制造實(shí)踐。

玻璃基板缺乏統(tǒng)一的尺寸、厚度和特性標(biāo)準(zhǔn)。 這使得制造過(guò)程中的可預(yù)測(cè)性和效率受到限制。解決這一問(wèn)題需要全行業(yè)的合作，包括玻璃制造商、半導(dǎo)體公司、封裝專家和設(shè)備供應(yīng)商，共同制定和采用玻璃基板標(biāo)準(zhǔn)。

小結(jié)

玻璃基板的應(yīng)用前景廣闊，它為更復(fù)雜、更緊密集成的電路鋪平了道路。盡管面臨許多技術(shù)和制造上的挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和全行業(yè)的共同努力，玻璃基板有望在未來(lái)的先進(jìn)封裝中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

正如英特爾研究員Rahul Manepalli所言：“我們甚至還沒(méi)有觸及玻璃的表面，一旦我們搞清楚了這一工藝，玻璃的潛力將是無(wú)限的?！?/p>