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在芯片封裝領(lǐng)域，有機(jī)材料基板已被應(yīng)用多年，但隨著芯片計(jì)算需求的增加，信號(hào)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(jī)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(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2024年的 2300 萬(wàn)美元增長(zhǎng)到 2034 年驚人的 42 億美元。
三星、AMD、蘋果等國(guó)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(gè)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(jī)和陶瓷材料相比具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。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。
玻璃基板未來(lái)有望取代ABF基板中的FC-BGA載板，成為封裝基板的主要材料。與ABF塑料相比，玻璃基板的厚度可以減少一半左右，減少芯片尺寸，減薄后還可以提高信號(hào)傳輸速度和功率效率。
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(gè)有前途的前沿。它們?yōu)橄乱淮酒O(shè)計(jì)和封裝提供了無(wú)與倫比的性能和可擴(kuò)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(gè)終端市場(chǎng)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(diǎn)。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(jī)械、物理和光學(xué)特性，根據(jù)Intel預(yù)計(jì)，在構(gòu)建更高性能的多芯片SiP時(shí)，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(hào)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(hào)插入損耗較大等問(wèn)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(chǔ)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(shí)增加了設(shè)計(jì)人員在電源傳輸和信號(hào)線路布置方面的靈活性。此外，玻璃基板的機(jī)械性能得到改善，可以實(shí)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(diǎn)，但因?yàn)楫?dāng)前技術(shù)成熟度不夠，在加工制造、性能測(cè)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(gè)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(lái)幾年內(nèi)，玻璃基板和有機(jī)基板將共存，而一旦實(shí)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(qiáng)度。
玻璃本身的易碎性，容易在加工過(guò)程中產(chǎn)生微裂紋，在增加了強(qiáng)度的情況下，不僅TGV通孔等工序有難度，封裝切割時(shí)，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(duì)。