PCB部落格 - 什麼是玻璃基板？

什麼是玻璃基板？

晶片基板用於固定晶片的切割晶片（Die），是封裝最後一步的主角。 基板上固定的晶片越多，整個晶片上的電晶體就越多。 自20世紀70年代以來，晶片基板資料經歷了兩次反覆運算。 起初，晶片是使用引線框架固定的，在20世紀90年代，陶瓷基板取代了引線框架。 如今，有機資料基板是最常見的。

標準電路板基本上是通過將類似於PCB的資料與玻璃編織層壓板層壓而成的。 有機資料基板加工難度低，還可以傳輸高速訊號，一直被視為晶片領域的領導者。 然而，有機資料基板也有一些缺點，例如它們與晶片之間的熱膨脹係數差异很大。 在高溫下，晶片和基板之間的連接很容易斷開，晶片被燒壞。 有必要通過熱節流仔細控制晶片的溫度，這意味著晶片只能在有限的時間內保持其最高效能，然後减速以降低溫度。 囙此，標準電路基板的尺寸非常有限，基板的資料選擇對於在有限的尺寸內容納更多的電晶體至關重要。

玻璃基板具有優异的機械、物理和光學效能，能够構建更高效能的多晶片SiP，晶片上的晶片數量新增50%。 相比之下，玻璃基板具有獨特的效能，如超低平面度（極其平坦）、更好的熱穩定性和機械穩定性。 由於玻璃資料極其平坦，可以提高光刻的聚焦深度。 在相同的面積下，開口的數量比有機資料上的要大得多。 玻璃通孔（TGV）之間的間距可以小於100微米，這可以直接將晶片之間的互連密度提高10倍。 此外，玻璃基板的熱膨脹係數更接近晶片，更高的耐溫性可以减少50%的變形，從而降低斷裂風險，提高晶片的可靠性。 這些優點使玻璃基板成為下一代高密度封裝的理想選擇。

與傳統的標準電路基板相比，玻璃芯基板的厚度可以减少約一半。 玻璃基板不僅功耗更低，而且訊號傳輸速度更快，有望為服務器和資料中心的大型功耗晶片帶來速度和功耗優勢。 玻璃通孔現在已成功應用於玻璃基板。 與過去相比，新一代處理器將以更小的體積實現更多的組件，從而提高設備的緊湊性和效能。

玻璃基板的脆弱性、與金屬線的附著力不足以及通孔填充的均勻性也給制造技術帶來了重大挑戰。 選擇合適的玻璃基板資料並確保其與晶片資料的相容性是一個挑戰，這涉及到匹配資料的熱膨脹係數、機械效能、介電效能和其他方面。 玻璃基板上的連接科技要求高可靠性和穩定性，以確保晶片與外部電路之間的連接質量。 與傳統塑膠包裝相比，玻璃基板包裝的製造成本可能更高，如何在大規模生產中保證品質和效能的一致性也是一個需要解决的問題。

玻璃基板的特性非常適合小晶片，因為小晶片的設計對基板的訊號傳輸速率、電源能力、設計和穩定性提出了新的要求。 切換到玻璃基板後，可以滿足這些要求。

與矽相比，玻璃的高透明度和不同的反射係數也給檢測和量測帶來了困難。 許多適用於不透明或半透明資料的量測科技對玻璃不是很有效，這可能會導致訊號失真或遺失，影響測量精度。

儘管仍存在許多挑戰和缺乏可靠性數據，但其無與倫比的平整度和熱效能為下一代緊湊型高性能封裝提供了基礎，使玻璃基板作為下一代晶片重要科技的潜力不容忽視。 用玻璃資料代替標準電路板似乎正在成為行業共識，或者至少是未來一條非常重要的科技道路。

玻璃基板科技應用於晶片開發，以提供更好的散熱效能，使晶片能够在更長的時間內保持峰值效能。 同時，玻璃基板的超平坦特性允許更精確的蝕刻，使組件能够更緊密地排列在一起，並新增組織區域內的電路密度。 玻璃基板的應用將為晶片科技帶來革命性的突破，並可能成為未來晶片發展的關鍵方向之一。

玻璃基板

為什麼我們需要玻璃基板？

在先進的包裝行業，隨著玻璃基板的出現，創新競爭已經到了一個新的關鍵時刻。 玻璃基板科技的方向是在有機和陶瓷基板浪潮之後出現的，有望克服有機覈心基板的挑戰，將效能、效率和可擴展性提高到晶片設計和製造成本的新水准，從而順應高性能計算和人工智慧的趨勢。玻璃基板取決於科技的成熟度及其在終端市場的廣泛應用。

玻璃作為一種資料，在多個半導體行業得到了廣泛的研究和集成。 它代表了在選擇先進包裝材料方面的重大進步，與有機和陶瓷材料相比具有多重優勢。 與多年來一直是主流科技的標準電路板不同，玻璃具有優异的尺寸穩定性、導熱性和電力效能。

然而，儘管玻璃基板具有潜在的好處，但與任何新技術一樣，它也面臨著一系列挑戰，不僅對電路基板製造商，而且對設備、資料和測試工具供應商來說都是如此。

儘管存在這些挑戰，但玻璃基板的採用仍然受到幾個關鍵因素的推動。 對更大基板和外部尺寸的需求，加上晶片和異構集成的技術趨勢，正在推動該行業將玻璃基板視為一種潜在的解決方案。 此外，一旦該技術成熟並被廣泛採用，玻璃基板的潜在成本效益將使其成為高性能計算（HPC）和資料中心市場的一個有吸引力的選擇。

玻璃通孔（TGV）是玻璃芯基板的支柱之一。 TGV為更緊湊、更强大的設備鋪平了道路。 TGV有助於提高層間連接密度。 這些通孔有助於提高高速電路的信號完整性。 减少連接之間的距離可以减少訊號損失和干擾，從而提高整體效能。 TGV的集成可以通過消除對單獨互連層的需要來簡化製造過程。 然而，儘管TGV有很多優點，但它也面臨著許多挑戰。 由於製造過程的複雜性，TGV更容易出現可能導致產品故障的缺陷。 此外，TGV通常意味著比其他解決方案更高的生產成本。 對專用設備的需求加上缺陷的風險可能會導致生產成本新增。 最近，許多新的TGV相關專利已被授予雷射設備製造商。 這些進展有助於玻璃基板的商業化，同時解决了與玻璃中間層相關的挑戰。 該解決方案可以增强GCS和玻璃夾層，為激動人心的下一代强大設備帶來希望。

玻璃基板和面板級封裝（PLP）之間的協同效應正在推動這兩個領域的創新。 由於這兩種科技使用了相似的面板尺寸，它們為提高晶片密度、降低成本和提高製造效率提供了互補的機會。

玻璃基板代表了先進集成電路基板和先進封裝領域的一個有前景的前沿。 它們為下一代晶片的設計和封裝提供了無與倫比的效能和可擴展性。 儘管挑戰仍然存在，但玻璃基板製造商的共同努力正在為玻璃基板在各種終端市場的廣泛採用鋪平道路，重點是人工智慧晶片和服務器。 隨著GCS科技的成熟和供應鏈基礎設施的發展，玻璃基板有望重新定義先進包裝基板的模式。