从AI大芯片到毫米波雷达:玻璃基先进封装的应用拓展与产业化动态


玻璃基相较于硅基板的优势是低介电常数,与有机载板相比热稳定性更强,翘曲度小,能兼容半导体工艺,因此玻璃基板在先进封装中的应用层面,既可以替代硅中介层,也可以替代有机载板,如图1所示。

图1 玻璃基封装
但需要指出的是,玻璃基先进封装的应用并不仅体现为基板材料的替代,其核心仍取决于TGV、RDL与bump三类金属化能力的协同实现。现有综述表明,应用中的玻璃通孔通常覆盖约 20~100μm 量级,常见厚度范围约为 50μm~1mm ,深宽比多在5~10之间。
随着应用场景由大尺寸中介层向高频、小型化封装延伸,TGV的尺寸、密度与金属化路线也会相应变化,其中垂直互连通常仍以形成种子层后进行Cu电镀填充或衬里金属化为主。
针对AI/HPC的应用,需要大面积的chiplet封装,佐治亚理工大学的YongWon Lee团队将14个xPU芯片和8个HBM芯片集成到一块 100mm×100mm 的玻璃中介层上,如图2(a)所示,利用了玻璃基板的高机械强度、低翘曲以及媲美硅中介层的 1-2μm 线宽的RDL布线层。对于这类大尺寸玻璃中介层,工艺关注点不仅在于细线RDL的实现,也在于大面积玻璃基板上垂直互连与面内布线的一致性控制。在更高集成度方向上,佐治亚理工大学的Siddharth Ravichandran团队利用了玻璃容易制作规则腔体的特点,制作了一块有源玻璃中介层,集成了SoC以及HBM芯片,如图2(b)所示。

图2 玻璃基先进封装
与常规玻璃中介层相比,这类结构不仅需要多层RDL完成横向再布线,还需要通过局部垂直互连实现芯片与基板之间的连接,因此其工艺复杂度更多体现在局部特征的集成方面。
同时玻璃芯片超低介电常数非常适合用于射频芯片,德国乌尔姆大学GALLER等利用plated TGV垂直互连实现了一种毫米波雷达玻璃封装,在 162GHz 时获得了2.85dB的最小插损。公开信息显示,该封装尺寸约为 5.8mm×4.4mm×0.9mm ,采用玻璃通孔实现高频信号的垂直引出与封装互连。对于这类应用,TGV不再只是一般意义上的通孔互连,而是直接参与高频信号过渡,因此对通孔尺寸、孔形精度及金属化完整性提出了更高要求。
总体来看,玻璃基板技术仍面临良率、专用设备、材料适配和工艺成熟度不足等问题,特别是在大面积加工、一致性控制和封装集成方面,尚需设备、材料与芯片制造环节进一步完善配套体系。尽管如此,玻璃基板的产业化进程已明显加快。
Intel在2023年已公开提出将玻璃基板用于下一代先进封装,并将导入时间指向本十年后期;进入2025—2026年后,Samsung Electro-Mechanics、Absolics等厂商也相继推进试产线、样品验证和商业化部署,表明玻璃基板技术正由研发验证阶段逐步转向产业化落地。
来源:贾照伟,王其强,吴勐,等.玻璃基先进封装关键电镀工艺及其电镀质量控制综述[J].电子与封装,2026,26(7):070009. 侵删
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