人工智能的發(fā)展對(duì)高性能計(jì)算、可持續(xù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)硅片的需求激增，這推動(dòng)了研發(fā)投資的增加，加速了半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)程。然而，隨著摩爾定律在單個(gè)芯片層面逐漸放緩，業(yè)界開始探索在ASIC封裝中集成更多芯片的可能性，以期在封裝層面延續(xù)摩爾定律帶來的性能提升。

ASIC封裝，這一用于承載多個(gè)芯片的構(gòu)造，傳統(tǒng)上主要由有機(jī)基板構(gòu)成。這些有機(jī)基板大多由樹脂（特別是玻璃增強(qiáng)的環(huán)氧層壓板）或塑料材料制成。根據(jù)具體的封裝技術(shù)，芯片可能直接安裝在基板上，或者通過一層硅中介層來實(shí)現(xiàn)芯片間的高速連接。此外，也有技術(shù)采用在基板內(nèi)嵌入互連橋的方式來提供這種高速連接，而非使用中介層。

然而，有機(jī)基板存在一個(gè)顯著問題：它們?nèi)菀装l(fā)生翹曲，特別是在封裝尺寸較大且芯片密度較高的情況下。這一問題限制了封裝內(nèi)可集成的芯片數(shù)量。在此背景下，玻璃基板被視為一個(gè)可能徹底改變現(xiàn)狀的關(guān)鍵因素。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)專注于先進(jìn)封裝的玻璃基板制造商大多仍處于研發(fā)階段，尚未進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。他們正致力于解決玻璃與金屬層之間的結(jié)合強(qiáng)度、填孔技術(shù)以及未來多層結(jié)構(gòu)的可靠性等挑戰(zhàn)。預(yù)計(jì)這些工廠要到2025年底或2026年才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在此之前，研發(fā)工作仍是這些企業(yè)的主要任務(wù)。

四大核心技術(shù)攻關(guān)難點(diǎn)

盡管玻璃基板技術(shù)蘊(yùn)含著巨大的潛力和顯著優(yōu)勢(shì)，但要真正在先進(jìn)封裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，仍需跨越重重技術(shù)難關(guān)。

精確制孔技術(shù)

玻璃通孔技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是阻礙TGV（一種玻璃基板技術(shù)）進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)主要障礙。在制備TGV通孔時(shí)，必須滿足一系列嚴(yán)格的要求，包括高速加工、高精度定位、狹窄的節(jié)距、光滑的側(cè)壁、良好的垂直度以及低廉的成本。多年來，研究工作的重點(diǎn)一直是如何制造出具有高深寬比、狹窄節(jié)距、高垂直度、低側(cè)壁粗糙度且成本低的玻璃微孔。

目前，主流的玻璃通孔加工方法包括噴砂法、聚焦放電法、等離子刻蝕、激光燒蝕、電化學(xué)放電法、光敏玻璃法以及激光誘導(dǎo)刻蝕法等。在對(duì)比了各種玻璃通孔制造技術(shù)后，可以發(fā)現(xiàn)激光誘導(dǎo)刻蝕法因其低成本優(yōu)勢(shì)而具有廣闊的大規(guī)模應(yīng)用前景。

盡管制造單個(gè)或少量的孔可能相對(duì)容易，但當(dāng)孔的數(shù)量攀升至數(shù)十萬(wàn)級(jí)別時(shí)，其復(fù)雜性會(huì)急劇上升，這也是眾多TGV項(xiàng)目未能如愿達(dá)成預(yù)定目標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。此外，我們還必須面對(duì)如何有效檢測(cè)每個(gè)通孔的合格率及其尺寸精確度的挑戰(zhàn)。目前，僅有少數(shù)專注于玻璃基板技術(shù)的先進(jìn)制造商正在進(jìn)行相關(guān)研發(fā)，而進(jìn)展較為顯著的，往往是那些原本就涉足光電或玻璃加工領(lǐng)域的工廠。

優(yōu)質(zhì)金屬填充

TGV的孔徑偏大且多為貫穿型，因此電鍍過程耗時(shí)較長(zhǎng)且成本高昂。另一方面，與硅材料相比，玻璃表面光滑，導(dǎo)致其與常用金屬（例如銅）的粘附能力不足，這容易引起玻璃基底與金屬涂層之間的分離，進(jìn)而造成金屬層卷曲或脫落等問題。

當(dāng)前，金屬填充TGV主要采用兩種技術(shù)：銅漿填充技術(shù)和電鍍技術(shù)。這兩種技術(shù)在應(yīng)用環(huán)境、材料費(fèi)用和性能特點(diǎn)上各有千秋。選擇哪種技術(shù)取決于孔徑大小、深度與寬度的比例以及對(duì)電阻和電導(dǎo)性能的具體要求。值得注意的是，雖然銅漿填充技術(shù)在某些方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但在電導(dǎo)性能方面可能明顯不如電鍍技術(shù)。

緊湊布線設(shè)計(jì)

高密度布線是玻璃基板技術(shù)應(yīng)用的另一大瓶頸。盡管多家企業(yè)能夠熟練完成玻璃基板的填孔或TGV作業(yè)，但真正的難關(guān)在于如何在玻璃通孔制備后，通過布線技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣連接，打造完整的玻璃基板或玻璃基中介層，并在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高密度的布線布局。

傳統(tǒng)的解決方案可能涵蓋半加成法，以及將現(xiàn)有的有機(jī)基板電路設(shè)計(jì)方式移植到玻璃基板上，即把有機(jī)BT層升級(jí)為玻璃級(jí)支撐層。其余部分則沿用完整的有機(jī)基板電鍍層制作技術(shù)，最后通過壓合等后續(xù)工藝進(jìn)行整合，這是許多板廠常用的技術(shù)手段。

然而，半加成法在線寬縮小至5μm以下時(shí)會(huì)遭遇諸多難題，如窄間距內(nèi)的種子層刻蝕容易損害銅走線，且窄間距內(nèi)的種子層殘留可能導(dǎo)致漏電問題。針對(duì)表面高密度布線，業(yè)界也在探索不同的工藝路徑。

至于那些專注于玻璃基LED應(yīng)用的公司，在玻璃基TGV和填孔工藝完成后，可能會(huì)采用晶圓中道工藝，如RDL（再分布層）工藝和CTT（銅柱凸塊技術(shù)）工藝進(jìn)行后續(xù)制作。國(guó)外還有一種新興技術(shù)，即多層RDL直接?xùn)虐遛D(zhuǎn)移技術(shù)，盡管目前尚未普及，但被視為未來的一個(gè)發(fā)展方向。

此外，納米壓印技術(shù)在晶圓制造領(lǐng)域也取得了進(jìn)展，佳能已有成功應(yīng)用案例。未來，業(yè)界期待能在玻璃基板電路制作中發(fā)掘更多應(yīng)用場(chǎng)景。

接合技術(shù)

玻璃基板的核心技術(shù)之一為接合技術(shù)，當(dāng)前Chiplet的D2W（Die-to-Wafer）及Flip Chip接合工藝主要?jiǎng)澐譃槿N主要類型。

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Reflow回流焊接合技術(shù)

借助回流焊爐，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批量焊接作業(yè)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，bump pitch（凸點(diǎn)間距）超過80μm已不再構(gòu)成技術(shù)障礙。然而，其缺點(diǎn)同樣顯著，即熱應(yīng)力引發(fā)的翹曲問題十分突出。回流焊接過程中高溫與低溫的波動(dòng)可能導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生顯著形變。特別是當(dāng)芯片面積接近基板面積時(shí)，整個(gè)焊盤也會(huì)變得相當(dāng)龐大。這解釋了為何在進(jìn)行更高密度的先進(jìn)封裝芯片集成時(shí)，必須使用尺寸更大的封裝，因?yàn)橛袡C(jī)基板的翹曲極限無法滿足PCB板之間的間隔要求，因此玻璃基板成為了有機(jī)基板的替代品。

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TCB熱壓焊接合技術(shù)

該技術(shù)通過以100°C/s的升溫速度和-50°C/s的降溫速度對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行快速焊接，能夠?qū)崿F(xiàn)bump pitch大于10μm的焊接。

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LAB激光輔助接合技術(shù)

該技術(shù)利用尖銳且均勻的激光束，能夠以極高的升溫速度選擇性地加熱目標(biāo)區(qū)域，通常焊接時(shí)間不超過1秒。其bump pitch可以超過40μm。