玻璃中介层:颠覆传统封装,解锁高性能芯片 “新密码”

发布时间:2025/3/21 9:30:44

玻璃中介层是一种用于芯片先进封装的半导体材料,主要用于连接多个芯片与基板,替代传统硅中介层。它是芯片封装中的中间层,负责实现芯片与基板之间的高密度电气连接。传统中介层多采用硅材料,但玻璃因其成本更低、性能更优的特性逐渐成为替代选择。

性能上,玻璃在高频信号传输中表现更优,减少信号延迟和功耗,尤其适用于AI芯片、智能设备等高性能场景。并且玻璃的热膨胀系数更低,耐高温和机械冲击能力更强,提升了芯片的可靠性。加上玻璃材料成本显著低于硅,且加工流程更简化,进一步降低封装整体成本。

目前主要技术是通过玻璃通孔技术(TGV)来实现的,通过激光蚀刻在玻璃上形成数百万个微孔,随后用蚀刻溶液处理并填充铜以实现电路互连。例如通快(TRUMPF)与SCHMID集团开发的激光%2B湿法化学组合工艺,将加工时间缩短了90%。

在生产精度上,玻璃厚度范围在100微米至1毫米之间,需在极薄材料上实现微米级孔洞加工,对激光技术和蚀刻工艺的协同要求极高。

不过有机构预计2030年先进封装市场规模将达960亿美元,玻璃中介层技术有望成为主要驱动力之一,也驱动不少厂商开始在这一领域进行布局。

玻璃中介层发展现状

目前在玻璃中介层的发展上,国内外企业基本上处于同一层级。先从国外来看,例如德国通快与SCHMID集团在2025年1月联合推出玻璃中介层制造工艺,结合激光蚀刻与湿法化学处理,已进入商业化应用阶段,目标市场包括智能手机、AI芯片等领域。

三星也正在加速研发玻璃中介层,计划2027年量产。同时,子公司三星电机开发玻璃基板(Glass Substrate),形成内部技术竞争,以提升半导体生产效率和性能。并与澳大利亚材料商Chemtronics、韩国设备商Philoptics合作,评估使用康宁玻璃生产中介层的方案。

LX Semicon也正积极筹划将玻璃基板作为公司的新兴业务增长点,自2024年上半年起,便着手探索将玻璃基板作为新业务的可行性,并已与掌握玻璃介质制造he心技术的多家企业(包括擅长TGV技术的企业)建立了联系。

国内方面,京东方计划2025年下半年推出玻璃基板试点生产线,专注于高性能处理器部件,目标与三星、台积电等竞争。其玻璃基板技术可能间接推动中介层领域的发展。
云天半导体则通过多光罩拼接技术实现了大尺寸中介层转接板,研发出多层细间距RDL堆叠技术,利用材料、设备、工艺协同加工,可实现电气信号的优良导通。其zui新技术突破包括RDL布线层数三层,TGV开口60μm、深度200μm,zui小线宽线距1.5μm,光罩拼接偏差<300nm,拼接后中介层转接板尺寸达2700mm?。

从技术发展角度来看,玻璃中介层与AI芯片、高性能计算(HPC)的结合将推动智能设备性能跃升,例如提升图像处理速度和电池效率。

市场上,当前三星通过内部“双线研发”(中介层%2B基板)激发创新,而通快等欧洲企业则聚焦工艺优化,市场竞争将加剧。而玻璃中介层的大规模生产仍需解决良率、成本控制及与现有封装技术的兼容性问题。

小结

玻璃中介层凭借成本优势和性能突破,正成为半导体封装领域的“游戏规则改变者”。目前,通快、SCHMID、三星等公司处于技术前沿,而京东方、云天半导体等企业的跨界布局也值得关注。未来该技术的普及将加速高性能芯片的迭代,推动消费电子与AI应用的进一步发展。

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