
基板是芯片封装体的重要组成材料,主要起承载保护芯片与连接上层芯片和下层电路板的作用。基板为芯片提供了结构稳定性(硅芯片非常脆弱),也是传输信号的手段。自上世纪70年代以来,基板设计发生了多次演变,金属框架在90年代被陶瓷所取代,然后在世纪之交被有机封装所取代。当前的处理器广泛使用有机基板。

玻璃芯是以特种超薄玻璃为基材、搭配TGV玻璃通孔工艺的封装基板/中介层,是后摩尔时代替代有机ABF载板、硅中介层的核心材料路线,主打AI算力、CPO光电共封装、6G射频等高频高密度场景。
玻璃芯基板并不意味着用玻璃取代整个基板,而是基板核心的材料将由玻璃制成。与传统有机基材相比,玻璃具有一系列优点。其突出特点之一是超高平坦度,可改善光刻的焦深,以及互连时的良好尺寸稳定性,这对于下一代采用EMIB(嵌入式多核心互联桥接)的封装工艺来说非常重要,因为当单颗封装尺寸变大时,无论是EMIB基板制造过程中的基板弯曲变形还是EMIB封装制造过程中的基板弯曲变形都会导致高密度互连失效的灾难。同时此类基板还提供良好的热稳定性和机械稳定性,使其能够承受更高的温度,从而在数据中心应用中更具弹性。
此外,玻璃基板可实现更高的互连密度(即更紧密的间距),使互连密度增加十倍成为可能,从而使应用玻璃芯基板的chiplet方案(单个封装“塞进”更多chiplet)封装替代有机基板的EMIB封装并达到更高的性能和更低的成本成为可能。
但目前玻璃基板的易碎性带来的潜在问题仍未彻底解决,尤其是使用含大量玻璃通孔TGV的玻璃芯在玻璃基板的生产过程中容易断裂,不能采用和当前有机基板一样的钻孔工艺;玻璃的易碎性给设备内部处理和加工带来了问题,因此在制造过程中需要非常小心和精确。这对设备供应商和基板制造商来说是一场昂贵的挑战。此外,玻璃基板给检查和计量过程带来了复杂性,需要专门的设备和技术来确保质量和可靠性。
伴随AI算力、HBM存储及超大尺寸Chiplet市场需求快速爆发,玻璃基板正加速实现对有机载板、硅中介层的替代。当前行业持续攻克TGV深孔蚀刻、基板超薄加工、超细布线等核心工艺;玻璃材料凭借低热膨胀系数、高频低损耗的独特性能优势,可完美适配面板级CoPoS先进封装方案,有效改善大尺寸芯片封装翘曲、高速传输信号损耗等行业痛点,同时在共封装光学、射频芯片等多元应用场景持续落地拓展。
7月3日,由中粉会展・先进封装材料主办的第二届玻璃基板与TGV技术大会将在合肥盛大启幕。届时将邀请盛青永致半导体设备(苏州)有限公司总经理王彦智作《玻璃芯的挑战与未来趋势》的报告,王老师将分享玻璃芯基板在先进封装领域的应用与未来趋势。
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