AI大模型算力競賽持續提速,從(cong) 大型數據中心到各類邊緣終端,市場對芯片性能、算力密度的需求同步攀升。常規封裝工藝難以適配高 I/O密度、超短互連鏈路、低信號損耗等新一代技術指標,性能演進已逼近物理瓶頸。在此背景下,先進封裝成為(wei) 延續摩爾定律收益、保障AI算力規模持續擴容的核心技術路線。
矽、玻璃、陶瓷:載體(ti) 材料路線的博弈
先進封裝載體(ti) 材料目前形成矽、陶瓷、玻璃三大主流技術路線,三類材料性能、適用場景各有明確邊界:
01、矽基板
優(you) 勢在於(yu) 配套半導體(ti) 工藝成熟,與(yu) 晶圓前道製程高度兼容,可實現超細間距高密度布線,為(wei) 當下2.5D封裝主流載體(ti) 。
但短板同樣突出:
晶圓TSV、精細布線加工成本高,大麵積封裝材料損耗大,拉高封裝整體(ti) 造價(jia) 。
矽本身為(wei) 半導體(ti) ,高頻工況介電損耗高、寄生電容與(yu) 信號串擾顯著,難以支撐224G及以上高速差分信號傳(chuan) 輸;
受12英寸圓形晶圓尺寸約束,大尺寸多芯粒集成時熱應力集中,基板翹曲管控難度大,封裝良率承壓。
02、陶瓷基板
絕緣、導熱與(yu) 高溫穩定性突出,是功率半導體(ti) 、車規 IGBT、軍(jun) 工高功率器件封裝核心載體(ti) 。
受材料脆性與(yu) 燒結工藝限製,陶瓷基板存在天然量產(chan) 瓶頸:
基板加工厚度、成型尺寸存在硬性上限,大規格麵板加工易開裂、良率大幅下滑;
高純粉體(ti) 、真空金屬化工藝門檻高,單片製造成本居高不下,難以適配大尺寸、大批量高密度算力芯片規模化推廣。
03、玻璃基板
具備低介電損耗、電氣絕緣性優(you) 異、熱膨脹係數(CTE)可精準定製、納米級高平整度與(yu) 高剛性等綜合特性,材料成本相較矽基板具備顯著優(you) 勢,是下一代高密度互連封裝的核心候選載體(ti) 。
其差異化優(you) 勢在兩(liang) 大前沿場景尤為(wei) 突出:
超低介電損耗可完美匹配AI算力芯片、高速光模塊高頻信號傳(chuan) 輸需求,有效降低信號衰減與(yu) 傳(chuan) 輸時延;
適配超大尺寸麵板級封裝(FOPLP)製程,突破晶圓尺寸限製,可承載多芯粒、HBM堆疊等高集成方案,產(chan) 業(ye) 化進程持續提速。
玻璃"硬而脆",加工是最大瓶頸
玻璃基板綜合性能優(you) 勢突出,但材料本身硬脆的固有物理特性,大幅提升高精度精密加工門檻,成為(wei) 行業(ye) 亟待攻克的共性痛點。
機械鑽孔加工極易在孔壁產(chan) 生微裂紋,大幅拉低成品良率,給器件長期服役埋下可靠性隱患;
噴砂加工易在基板內(nei) 部形成深層應力損傷(shang) ,僅(jin) 能加工大尺寸孔徑,尺寸均勻性差,加工過程粉塵汙染突出,還需額外增設掩模製備工序,無法滿足先進封裝微細布線的規模化生產(chan) 要求;
濕法刻蝕需配合光刻掩模,受各向同性腐蝕影響易出現側(ce) 向鑽蝕,孔壁垂直度、加工精度及深寬比表現差,僅(jin) 適配低精度大孔加工,同時存在藥液安全與(yu) 環保管控壓力,難以滿足先進封裝高精度微細布線量產(chan) 需求。
由此可見,高效實現低損傷(shang) 、高精度的高密度玻璃通孔(TGV)批量製備,是當前製約玻璃基板大規模產(chan) 業(ye) 化落地的核心技術瓶頸。
Jetlit:玻璃精密加工的"冷加工"方案
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