CA88会员入口解读玻璃芯基板:先进封装巨头的新竞争方向

分类:【科研信息】发稿时间:2024-07-11 03:50:00 来源:ca88苹果手机登录 作者:ca88手机版登陆唯一官方网站浏览次数:28

  研究机构Yole Group分析,随着英特尔于2023年9月宣布推出玻璃芯基板(GCS,Glass Core substrates,又称玻璃基板),先进封装行业的创新竞赛进入新的关键时刻。这一新的技术方向是继有机基板和陶瓷基板浪潮之后出现的,有望克服有机核心基板的挑战,以配合高性能计算(HPC)和人工智能(AI)大趋势,在芯片设计和制造成本方面将性能、效率和可扩展性提升到新的水平。后者取决于技术的成熟度及其在终端市场的广泛应用。

  玻璃作为一种材料,在多个半导体行业中被广泛研究和集成,代表了先进封装材料选择的重大发展,与有机和陶瓷材料相比具有多项优势。与多年来一直作为主流技术的有机基板不同,玻璃具有卓越的尺寸稳定性、导热性和电气性能。玻璃芯基板结合上方、下方的布线层以及辅助材料,共同制造而成的基板,可完美解决当前有机基板的诸多短板。

  据英特尔介绍,玻璃基板可减少50%图案失真,布线倍提升,可改善光刻的焦距和深度,具备出色的平整度。因此,玻璃基板能够满足高性能、高密度AI芯片对于封装的需求,机械性能的改进使得玻璃基板能够提高超大尺寸封装的良率。

  此外,玻璃基板还为工程师提供了更高设计灵活性,允许将电感、电容嵌入到玻璃当中,以实现更优良的供电解决方案,降低功耗。

  然而,尽管GCS具有潜在的优势,但与任何新技术一样,GCS由于制造加工困难,也面临着一系列挑战,这不仅是对基板制造商的挑战,也是对设备、材料和检测工具供应商的挑战。

  Yole Group分析师表示,玻璃的脆性给设备内部的处理和加工带来了问题,一旦玻璃破碎,这些设备无法适应玻璃碎裂时产生的碎片,因此需要在制造过程中精确小心。这对于设备供应商和基板制造商来说,是一项成本高昂的挑战。此外,玻璃基板给检测和计量过程带来了复杂性,需要专门的设备和技术来确保质量和可靠性。

  尽管存在这些挑战,GCS的应用仍受到几个关键因素的推动:对更大基板和外形尺寸的需求,以及芯片和异构集成的技术趋势,都推动业界将玻璃作为一种潜在的使能方案。此外,一旦技术成熟并得到广泛应用,玻璃的潜在成本优势将使其成为HPC和数据中心市场的一个极具吸引力的选择。

  自2023年9月以来,英特尔在支持GCS方面所做的开创性努力为整个行业的采用奠定了基础,英特尔已展示一系列玻璃基板样品及成品芯片,并宣布于2025年之后推出产品,推动摩尔定律发展,提供数据中心解决方案。英特尔已在玻璃基板领域进行了十年研发,并为此投资约10亿美元,在美国亚利桑那州工厂建立玻璃基板研发线和供应链。机构表示,英特尔为行业提供了指导和方向,鼓励其他企业探索这项前景广阔的技术。

  在英特尔推出GCS短短几个月后,三星于2024年1月的CES 2024宣布正式进军GCS生产领域。2024年5月,三星旗下子公司三星电机今年将启动玻璃基板试生产,计划于今年年底前建立一条试验性生产线月完工。一位消息人士称,三星电机已经与主要的玻璃基板设备供应商分享了交付时间表,以确保按期交付。

  三星的跟进,标志着这一新兴技术发展史上的又一个里程碑,同时也凸显了英特尔此举的影响力,因为半导体行业对这一技术的兴趣和投资都在不断增长。

  与英特尔的努力并驾齐驱,美国公司Absolics也在GCS发展史上留下了浓墨重彩的一笔,获得了韩国SK集团旗下半导体材料公司SKC 6亿美元的首笔巨额投资,并成为其子公司。这笔投资意味着Absolics成为全球第一家专门生产玻璃基板的公司,只是与英特尔公司相比采用了不同的技术。

  2024年5月,美国商务部宣布将向Absolics公司拨款7500万美元,以帮助其生产。SKC于今年7月宣布,Absolics在佐治亚州投资约2.22亿美元建设的工厂已经竣工,开始批量生产玻璃基板原型产品。

  研究机构表示,Absolics和SCHMID等新企业的出现,以及激光设备供应商、显示器制造商、化学供应商等的参与,凸显了围绕GCS新生供应链正在形成的多样化生态系统。目前合作伙伴关系正在形成,以解决与GCS制造相关的技术和物流挑战,这体现了为实现GCS全部潜力而做出的集体努力。

  在这一版图中,玻璃通孔(TGV)是GCS的支柱之一。TGV为制造更紧凑、功能更强大的设备铺平了道路。TGV有助于提高各层之间的连接密度,有助于提高高速电路的信号完整性。连接间距的缩短可减少信号损失和干扰,从而提高整体性能。集成TGV后,不再需要单独的互连层,从而简化制造流程。然而,尽管TGV具有诸多优势,但它也面临着许多挑战。由于其制造工艺的复杂性,TGV更容易出现缺陷,从而可能导致产品故障。此外,与其他解决方案相比,TGV通常意味着更高的生产成本。对专用设备的需求以及缺陷风险都会导致生产成本的增加。最近,LPKF等激光设备制造商获得了许多新的TGV相关专利。这些进步有助于GCS的商业化,同时也解决了与玻璃中介层有关的难题。这种解决方案可以同时促进GCS和玻璃中介层的发展,有望成为下一代功能强大的设备。

  此外,GCS和面板级封装(PLP)、FOPLP(扇出型面板级封装)之间的协同作用也在推动这两个领域的创新。由于这两种技术都采用类似的面板尺寸,因此在提高芯片密度、降低成本和提高制造效率方面具有互补性。


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