下一代芯片重要技术 —— 玻璃基板，封装竞争新节点？

何俊

根据最新市场消息，苹果正积极与多家供应商商讨将玻璃基板技术应用于芯片开发，以提供更好散热性能，使芯片在更长时间内保持峰值性能。同时，玻璃基板的超平整特性使其可以进行更精密的蚀刻，从而使元器件能够更加紧密地排列在一起，提升单位面积内的电路密度。

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在“摩尔定律”（半导体芯片的晶体管密度每24个月翻一番）逐渐失效的时代，当谈论芯片设计的下一步发展时，人们关注的焦点包括填充更多内核、提高时钟速度、缩小晶体管和3D堆叠等，很少考虑承载和连接这些组件的封装基板。玻璃基板的应用将为芯片技术带来革命性的突破，并可能成为未来芯片发展的关键方向之一。

什么是玻璃基板？

芯片基板是用来固定晶圆切好的晶片（Die），封装的最后一步的主角，基板上固定的晶片越多，整个芯片的晶体管数量就越多。自上世纪70年代以来，芯片基板材料经历了两次迭代，最开始是利用引线框架固定晶片，到90年代陶瓷基板取代了引线框架，而现在最常见的是有机材料基板。

有机材料基板加工难度小，还可以高速信号传输，一直被视作是芯片领域的领军者。但是有机材料基板也存在一些缺点，就是其与晶片的热膨胀系数差异过大，在高温下，晶片和基板之间的连接容易断开，芯片就被烧坏了。

需要通过热节流仔细控制芯片温度，代表芯片只能在有限时间维持最高性能，再降回较慢速度，以降低温度。因此，有机基板的尺寸受到很大限制，在有限的尺寸下容纳更多的晶体管，基板的材料选择至关重要。

在这个背景下，玻璃基板应运而生。相比之下，玻璃基板卓越的机械、物理和光学特性，能够构建更高性能的多芯片SiP，在芯片上多放置50%的Die。玻璃基板具有独特的性能，比如超低平面度（极为平整）、更好的热稳定性和机械稳定性：由于玻璃材料非常平整，可改善光刻的聚焦深度，同样面积下，开孔数量要比在有机材料上多得多，玻璃通孔（TGV）之间的间隔能够小于100微米，

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