在半導(dǎo)體工廠(chǎng)里，拾放機(jī)正將硅芯片精準(zhǔn)貼裝到基板上 —— 這是芯片封裝的關(guān)鍵一步。如今，玻璃基板正逐漸取代傳統(tǒng)有機(jī) ABF 基板，成為先進(jìn)半導(dǎo)體封裝的新選擇，尤其適配 AI 加速器、高性能計(jì)算（HPC）和 Chiplet 芯粒架構(gòu)等高端場(chǎng)景，滿(mǎn)足其對(duì)機(jī)械性能和電氣性能的全新要求。

目前，已有不少企業(yè)開(kāi)始采用或計(jì)劃切換到玻璃基板，核心目的是提升 I/O 密度、保障器件可靠性、控制封裝翹曲和平面度，還能省去封裝中的硅中介層。隨著玻璃基板逐步走向商用，了解它的優(yōu)勢(shì)的作用，能幫助研發(fā)人員把握未來(lái)芯片集成的發(fā)展方向。

傳統(tǒng)有機(jī)基板的 “瓶頸”

現(xiàn)代 AI 和 HPC 處理器多采用超大尺寸封裝，通過(guò) 2.5D、3D 和 Chiplet 技術(shù)集成多顆芯片。傳統(tǒng)有機(jī)基板（多為 ABF 工藝）雖能實(shí)現(xiàn)精細(xì)布線(xiàn)，但在大尺寸封裝中存在明顯短板：容易吸濕、熱膨脹系數(shù)（CTE）比銅和硅高，高溫組裝時(shí)易產(chǎn)生應(yīng)力，非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)易翹曲，還會(huì)因平面度不足導(dǎo)致 BGA 焊接缺陷。

隨著芯片尺寸擴(kuò)大、芯粒數(shù)量增加，有機(jī)基板的翹曲問(wèn)題愈發(fā)難以控制。羅格斯大學(xué)博士后 Preeya Kuray 指出，有機(jī)芯板因高分子組分模量低，翹曲嚴(yán)重，而玻璃模量高、CTE 低，是理想的替代材料。此外，常用的硅中介層面積有限，玻璃基板不僅能替代有機(jī)芯板，還具備面板級(jí)量產(chǎn)的潛力，更適配 AI 時(shí)代的需求。

玻璃基材包裝設(shè)計(jì)示例，采用SiO2積累膜。來(lái)源：IMAPS

什么是玻璃 IC 基板？

玻璃基板用特種工程玻璃替代有機(jī)芯板，在玻璃表面制作重布線(xiàn)層（RDL），通過(guò)玻璃通孔（TGV）實(shí)現(xiàn)垂直互連，是封裝的核心結(jié)構(gòu)載體（區(qū)別于疊加在有機(jī)芯板上的玻璃中介層）。

它的核心優(yōu)勢(shì)十分突出：CTE 可調(diào)校至接近硅（硅約 2.5ppm/℃，玻璃約 5ppm/℃），表面平整、尺寸穩(wěn)定，能提升大尺寸封裝的光刻對(duì)位精度和良率；介電常數(shù)（Dk）低于 ABF、FR4 等有機(jī)材料，搭配新型芯片材料可使整體 Dk 低于 3，能突破 56GHz 以上傳輸極限，滿(mǎn)足 448G-PAM6 信道需求，提升高速互連的信號(hào)完整性。

此外，還可直接在玻璃上生長(zhǎng)二氧化硅（SiO?）作為積層薄膜，無(wú)需激光打孔，直接通過(guò)蝕刻和金屬化制作多層電路，大幅減少有機(jī)積層薄膜貼合時(shí)的對(duì)位偏差。

玻璃與有機(jī)材料的關(guān)鍵對(duì)比

采用玻璃基板的核心是解決大尺寸封裝的尺寸穩(wěn)定性問(wèn)題，除此之外，它在高密度、高帶寬封裝中還有更多優(yōu)勢(shì)：玻璃與硅、銅的 CTE 匹配度更高，能降低芯片貼裝凸點(diǎn)的界面應(yīng)力，提升封裝和 PCB 貼片良率及熱機(jī)械可靠性。

不過(guò)需要注意，即便用玻璃芯板，表面的有機(jī)積層薄膜在溫度波動(dòng)時(shí)仍會(huì)發(fā)生位移。Weiner 國(guó)際咨詢(xún)公司總裁 Gene Weiner 表示，有機(jī)積層薄膜的散熱問(wèn)題突出，升溫或工作發(fā)熱時(shí)易形變，若改用 SiO?替代有機(jī)積層薄膜，可進(jìn)一步提升熱可靠性，尤其適合超大尺寸多芯片組裝場(chǎng)景。

玻璃基板并非簡(jiǎn)單的材料升級(jí)，而是先進(jìn)封裝的結(jié)構(gòu)性變革。當(dāng)前，AI 和 HPC 器件的尺寸、帶寬、I/O 密度持續(xù)提升，基板的機(jī)械和介電性能已成為瓶頸，玻璃基板恰好能解決翹曲、CTE 失配等難題，支撐下一代高速低損耗互連。盡管制造工藝仍在成熟中，但它已完全契合未來(lái)高性能封裝的發(fā)展需求。

玻璃基板憑借低翹曲、低介電損耗、CTE 與硅高度匹配等核心優(yōu)勢(shì)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)有機(jī) ABF 基板的短板，完美適配 Chiplet、2.5D/3D 封裝及 AI、HPC 高端算力芯片的封裝需求。隨著制造工藝的不斷成熟，玻璃基板有望成為后摩爾時(shí)代先進(jìn)封裝的核心基材，為大尺寸、高帶寬、高可靠芯片封裝提供全新技術(shù)路徑，推動(dòng)半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)升級(jí)。