電子發燒友網報道(文/黃山明)玻璃中介層是一種用于芯片先進封裝的半導體材料,主要用于連接多個芯片與基板,替代傳統硅中介層。它是芯片封裝中的中間層,負責實現芯片與基板之間的高密度電氣連接。傳統中介層多采用硅材料,但玻璃因其成本更低、性能更優的特性逐漸成為替代選擇。
性能上,玻璃在高頻信號傳輸中表現更優,減少信號延遲和功耗,尤其適用于AI芯片、智能設備等高性能場景。并且玻璃的熱膨脹系數更低,耐高溫和機械沖擊能力更強,提升了芯片的可靠性。加上玻璃材料成本顯著低于硅,且加工流程更簡化,進一步降低封裝整體成本。
目前主要技術是通過玻璃通孔技術(TGV)來實現的,通過激光蝕刻在玻璃上形成數百萬個微孔,隨后用蝕刻溶液處理并填充銅以實現電路互連。例如通快(TRUMPF)與SCHMID集團開發的激光+濕法化學組合工藝,將加工時間縮短了90%。
在生產精度上,玻璃厚度范圍在100微米至1毫米之間,需在極薄材料上實現微米級孔洞加工,對激光技術和蝕刻工藝的協同要求極高。
不過有機構預計2030年先進封裝市場規模將達960億美元,玻璃中介層技術有望成為主要驅動力之一,也驅動不少廠商開始在這一領域進行布局。
玻璃中介層發展現狀
目前在玻璃中介層的發展上,國內外企業基本上處于同一層級。先從國外來看,例如德國通快與SCHMID集團在2025年1月聯合推出玻璃中介層制造工藝,結合激光蝕刻與濕法化學處理,已進入商業化應用階段,目標市場包括智能手機、AI芯片等領域。
而三星也正在加速研發玻璃中介層,計劃2027年量產。同時,子公司三星電機開發玻璃基板(Glass Substrate),形成內部技術競爭,以提升半導體生產效率和性能。并與澳大利亞材料商Chemtronics、韓國設備商Philoptics合作,評估使用康寧玻璃生產中介層的方案。
LX Semicon也正積極籌劃將玻璃基板作為公司的新興業務增長點,自2024年上半年起,便著手探索將玻璃基板作為新業務的可行性,并已與掌握玻璃介質制造核心技術的多家企業(包括擅長TGV技術的企業)建立了聯系。
國內方面,京東方計劃2025年下半年推出玻璃基板試點生產線,專注于高性能處理器部件,目標與三星、臺積電等競爭。其玻璃基板技術可能間接推動中介層領域的發展。
云天半導體則通過多光罩拼接技術實現了大尺寸中介層轉接板,研發出多層細間距RDL堆疊技術,利用材料、設備、工藝協同加工,可實現電氣信號的優良導通。其最新技術突破包括RDL布線層數三層,TGV開口60μm、深度200μm,最小線寬線距1.5μm,光罩拼接偏差<300nm,拼接后中介層轉接板尺寸達2700mm2。
從技術發展角度來看,玻璃中介層與AI芯片、高性能計算(HPC)的結合將推動智能設備性能躍升,例如提升圖像處理速度和電池效率。
市場上,當前三星通過內部“雙線研發”(中介層+基板)激發創新,而通快等歐洲企業則聚焦工藝優化,市場競爭將加劇。而玻璃中介層的大規模生產仍需解決良率、成本控制及與現有封裝技術的兼容性問題。
小結
玻璃中介層憑借成本優勢和性能突破,正成為半導體封裝領域的“游戲規則改變者”。目前,通快、SCHMID、三星等公司處于技術前沿,而京東方、云天半導體等企業的跨界布局也值得關注。未來該技術的普及將加速高性能芯片的迭代,推動消費電子與AI應用的進一步發展。
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