摘要:以前半导体里的玻璃就是个“背景板”,顶多撑撑硅晶圆、封个MEMS器件,现在倒好,直接要抢有机层压板和硅中介层的活儿,成了先进封装的香饽饽。
现在AI芯片是越来越能打了,对封装材料的要求也跟着往上走。
以前半导体里的玻璃就是个“背景板”,顶多撑撑硅晶圆、封个MEMS器件,现在倒好,直接要抢有机层压板和硅中介层的活儿,成了先进封装的香饽饽。
说实话,这转变不是凭空来的,全是AI和高性能计算逼出来的。
单个AI训练加速器现在跟个“电老虎”似的,得有上千个高速I/O引脚,还得扛住几百安培的电流。
以前靠有机层压板撑了二十年,现在根本顶不住,平整度和过孔密度都跟不上需求。
硅中介层倒是精度高,能做更细的布线,可价格贵出好几倍,面板尺寸还小,只能在小众场景用用。
这时候玻璃就站出来了,刚好卡在这两个极端中间。
它的热膨胀系数能调成跟硅差不多,40GHz频率下损耗比硅低不少,还能借液晶行业的技术做半米大的面板。
良率上去以后,成本甚至能跟高端有机材料看齐。
这么一看,玻璃从“小众奇观”走向商业化,其实是早晚的事。
本来想,玻璃要成气候还得等个三五年,后来发现巨头们早就开始布局了。
英特尔在亚利桑那的寻路生产线,都已经演示过基于玻璃的测试平台;三星也没闲着,把玻璃芯当成了现有封装技术之外的新选项。
基板巨头SKC更实在,直接装了条500毫米玻璃面板的钻孔填充试验线;就连玻璃巨头AGC,都开始供应低热膨胀系数的硼硅酸盐板材给人做早期评估。
虽然现在还没哪家公司敢说具体投产日期,但这架势已经很明显了,玻璃已经稳稳站在AI/HPC时代下一代基板的候选名单里。
我觉得这波动作不是瞎折腾,毕竟AI芯片的需求就摆在那儿,传统材料顶不住,肯定要找新的解决方案。
玻璃刚好补上了这个缺口,既能满足性能要求,成本和尺寸又有优势,巨头们不押它押谁?
玻璃的本事还不止于芯片封装,在高频和光子领域,它又开辟了新路子。
在Ka波段及以上的频率里,玻璃微带的插入损耗大概是等效有机线的一半,这对5G毫米波基站、卫星通信芯片来说,简直是刚需。
华为去年测试5G毫米波基站芯片的时候,就试过用玻璃基的高频布线方案,结果信号传输稳定性比有机基材提升了不少,这就是实打实的应用案例。
光子技术更是让玻璃的价值又上了一个台阶。
现在火的共封装光学(CPO)技术,就是要把光纤连接从交换机前面板,挪到离ASIC芯片只有几毫米的基板上。
这时候玻璃就派上大用场了,它既能承载电气重分布层,又能做低损耗波导,不用再用贵得要死的硅光子中介层,还简化了对准流程。
更方便的是,做射频用的玻璃通孔(TGV)技术,还能用来做垂直光通孔,单个玻璃芯就能同时支持跨阻放大器、激光驱动器和光波导。
老实讲,我之前真没料到玻璃能跨界到光子领域。
这么一来,它的市场就不只是芯片封装了,高频和光子这两块要是起来,玻璃的发展空间就大多了。
不过话说回来,玻璃要真能量产,还有不少难关要过,供应链和竞争对手都是绕不开的问题。
供应链的问题不在原材料,全球到处都是玻璃熔炉,真正难的是激光钻孔、铜填充这些工艺,还有设计生态的成熟度。
激光钻孔要做50到100微米的高精度孔,设备单台就得上百万美元,量产效率还得慢慢提;铜填充的良率现在也就八成左右,很容易受孔壁粗糙度影响。
500毫米大面板的翘曲度得控制在亚微米级,虽然AGC用双面镀膜技术做到了,但量产稳定性还得再观察。
设计工具也拖了后腿,主流EDA工具直到2024年才出玻璃封装专用套件,之前都靠定制工具,效率低得很。
除了供应链,玻璃还得跟硅和改进后的有机材料竞争。
代工厂在推混合晶圆级重新分配技术,把硅的精度和有机材料的低成本结合起来,缩小了玻璃在特征尺寸上的优势。
有机材料也在升级,下一代ABF芯材的热膨胀系数都快赶上玻璃了,表面粗糙度也控制得很好,在中低I/O场景完全能替代玻璃。
搞不清有些人觉得玻璃能马上替代所有材料,其实它也就在高I/O、高频、光子集成这些特定场景能赢,比如AI训练芯片、高端光模块。
所以现在了解供应链动态特别重要,得盯着SKC、AGC这些企业的试验线啥时候转量产线,工艺良率能提多快,还要留意对手的技术进展,不然很容易误判技术路线。
总的来说,玻璃从半导体里的“小透明”变成AI时代封装的核心候选,靠的就是刚好补上了传统材料的缺口,还能在高频、光子领域拓展。
2025到2027年是关键期,能不能量产就看工艺和生态能不能跟上,估计到2027年,玻璃在先进封装材料里的占比能到15%。
对半导体企业来说,早点跟材料商、设备商合作准没错;投资者也可以看看激光钻孔设备、TGV技术这些细分赛道,说不定能抓住行业升级的红利。
来源:知夏Pro