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行業(yè)新聞

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玻璃基板時(shí)代到來(lái),TGV技術(shù)先進(jìn)封裝

發(fā)布時(shí)間:2025-01-10

玻璃基板時(shí)代到來(lái),TGV技術(shù)先進(jìn)封裝


在高端芯片中,有機(jī)基板將在未來(lái)幾年達(dá)到能力極限,英特爾將生產(chǎn)面向數(shù)據(jù)中心的 SiP,具有數(shù)十個(gè)tiles,功耗可能高達(dá)數(shù)千瓦。此類 SiP 需小芯片間非常密集的互連,同時(shí)確保整個(gè)封裝在生產(chǎn)或使用過(guò)程中不會(huì)因熱量而彎曲。雖然硅中介層技術(shù)使公司能將芯片的關(guān)鍵路徑與快速而致密的硅片連接在一起,但成本相當(dāng)高,且無(wú)法完全解決有機(jī)基板的缺點(diǎn)。

在半導(dǎo)體領(lǐng)域追求推進(jìn)摩爾定律極限的當(dāng)下,“玻璃基板”便代表材料環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)。從英特爾的率先入局,到三星、英偉達(dá)、臺(tái)積電等企業(yè)聞風(fēng)而入,用玻璃材料取代有機(jī)基板正成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。

 


 

作為目前先進(jìn)封裝中的領(lǐng)先技術(shù),臺(tái)積電的2.5D芯片封裝技術(shù)CoWoS-S是將芯片連接至硅轉(zhuǎn)接板上,再把堆疊芯片與基板連接,實(shí)現(xiàn)芯片-轉(zhuǎn)接板-基板的三維封裝結(jié)構(gòu)。而玻璃基板封裝技術(shù)對(duì)其做了改進(jìn),將挑戰(zhàn)目前半導(dǎo)體封裝技術(shù)的主導(dǎo)地位,有著以下幾大優(yōu)勢(shì):(1)基板材料:從FC-BGA載板改為玻璃芯基板。(2)中介層:從硅改為玻璃基板。(3)關(guān)鍵技術(shù):從硅通孔TSV改成玻璃通孔TGV。

 

玻璃基板封裝和CoWoS-S封裝結(jié)構(gòu)對(duì)比

 

而對(duì)于有機(jī)基板相比,玻璃基板具有:

(1)超低的平坦度??筛纳乒饪痰慕股罴盎ミB的良好尺寸穩(wěn)定性。
(2)良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。能承受更高溫度,在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中更具彈性。
(3)可實(shí)現(xiàn)更高的互連密度。使互連密度增加十倍成為可能,對(duì)下一代SiP電力和信號(hào)傳輸至關(guān)重要。

(4)可將圖案變形減少50%。提高光刻的焦深并確保半導(dǎo)體制造更加精密和準(zhǔn)確。

但同時(shí),玻璃基板也有著自己的局限性,玻璃基板硬度大、脆性高的特點(diǎn)增加了加工難度。此外,在玻璃基板復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程中,需高精度的工藝和設(shè)備,對(duì)技術(shù)要求極高。同時(shí),作為新生事物,玻璃基板的市場(chǎng)接受度也有待提高。

 



 
上海知明科技擁有TGV材料多樣性。我們的 TGV 產(chǎn)品由優(yōu)質(zhì)材料制成,包括 JGS1 和 JGS2 玻璃,這些玻璃以其卓越的光學(xué)清晰度和熱穩(wěn)定性而聞名;藍(lán)寶石,具有優(yōu)異的硬度和耐刮擦性;BF33 玻璃,以其熱和機(jī)械性能而聞名;還有石英,它因其高純度和耐化學(xué)性而受到贊賞。

 

知明TGV玻璃基板

 

在玻璃基板的備受關(guān)注的當(dāng)下,作為其關(guān)鍵技術(shù)的TGV玻璃通孔技術(shù)也無(wú)疑被產(chǎn)業(yè)所重視,與硅通孔TSV相比,玻璃通孔TGV的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面:
 

(1)低成本:大尺寸超薄面板玻璃易于獲取,及不需要沉積絕緣層,玻璃轉(zhuǎn)接板的制作成本大約只有硅基轉(zhuǎn)接板的1/8。而硅通孔制作采用硅刻蝕工藝,隨后需氧化絕緣層、薄晶圓的拿持等技術(shù)。
 

(2)優(yōu)良的高頻電學(xué)特性:玻璃是絕緣體材料,介電常數(shù)只有硅的1/3左右,損耗因子比硅低2~3個(gè)數(shù)量級(jí),使襯底損耗和寄生效應(yīng)大大減小,有效提高傳輸信號(hào)的完整性。硅屬半導(dǎo)體材料,傳輸線在傳輸信號(hào)時(shí),信號(hào)與襯底材料有較強(qiáng)的電磁耦合效應(yīng),襯底中產(chǎn)生渦流現(xiàn)象,信號(hào)完整性較差。
 

(3)工藝流程簡(jiǎn)單:不需要在襯底表面及內(nèi)壁沉積絕緣層,且超薄轉(zhuǎn)接板不需要二次減薄。
 

(4)機(jī)械穩(wěn)定性強(qiáng):當(dāng)轉(zhuǎn)接板厚度小于100μm時(shí),翹曲仍較小。
 

(5)大尺寸超薄玻璃襯底易于獲?。?/strong>康寧、旭硝子以及肖特等玻璃廠商可以量產(chǎn)超大尺寸(大于2 m×2 m)和超?。ㄐ∮?0μm)的面板玻璃及超薄柔性玻璃材料。
 

(6)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛:除在高頻領(lǐng)域外,透明、氣密性好、耐腐蝕等性能優(yōu)點(diǎn)使其在光電系統(tǒng)集成、MEMS封裝領(lǐng)域有巨大應(yīng)用前景。

 



 

但是同時(shí),TGV技術(shù)也面臨著關(guān)鍵問(wèn)題是沒(méi)有類似硅的深刻蝕工藝,難以快速制作高深寬比的玻璃深孔等問(wèn)題。

 


 

傳統(tǒng)的噴砂法、濕法刻蝕法和激光鉆孔法等都存在一定局限性。等離子體干法刻蝕技術(shù)控制精度高,刻蝕表面平整光滑,垂直度好,常用于刻蝕高深寬比結(jié)構(gòu),但各向同性刻蝕嚴(yán)重。由于玻璃襯底上掩膜沉積工藝的限制,在深孔刻蝕時(shí),需要一定的刻蝕選擇比。在保證側(cè)壁垂直性與刻蝕選擇比的同時(shí)提高玻璃刻蝕速率成為目前研究的難點(diǎn)。
 

而TGV技術(shù)的電鍍時(shí)間和成本高、襯底與金屬層間易分層也是限制其發(fā)展的問(wèn)題。TGV的高質(zhì)量填充技術(shù),與TSV不同,TGV孔徑相對(duì)比較大且多為通孔,電鍍時(shí)間和成本將增加;且與硅材料相比,玻璃表面平滑,與常用金屬(如Cu)的黏附性較差,容易造成玻璃襯底與金屬層之間的分層現(xiàn)象,導(dǎo)致金屬層卷曲,甚至脫落等現(xiàn)象。
 

對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)來(lái)說(shuō),玻璃基板是下一代先進(jìn)芯片制造的重要技術(shù),TGV作為玻璃基板的核心工藝技術(shù),還有著很大的市場(chǎng)空間去挖掘。根據(jù)業(yè)界在玻璃基板上的進(jìn)展,玻璃基板有望在2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。量產(chǎn)只是開始,玻璃基板量產(chǎn)后還需要不斷完善與TGV相關(guān)封裝技術(shù)的組合,同時(shí)在成本和良率上經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,才能確立起在下一代先進(jìn)芯片制造中的重要地位。


結(jié)語(yǔ)


知明在TGV玻璃基板領(lǐng)域以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng),強(qiáng)化質(zhì)量控制,注重環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)提供高性能、定制化的材料解決方案和高效的產(chǎn)品定制加工生產(chǎn)服務(wù)。通過(guò)這些策略的實(shí)施,不僅能夠滿足市場(chǎng)需求,更能引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步,為科技的持續(xù)飛躍貢獻(xiàn)力量。

技術(shù)創(chuàng)新為核心:持續(xù)投入研發(fā),探索新材料、新工藝,如采用先進(jìn)的熔融下拉法或浮法工藝提升玻璃基板的質(zhì)量與產(chǎn)量,同時(shí)開發(fā)低膨脹系數(shù)、高耐候性等特殊性能的玻璃,以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

高性能TGV玻璃基板:提供具有優(yōu)異光學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度的TGV玻璃基板,滿足高清顯示、柔性電子、傳感器等高技術(shù)領(lǐng)域?qū)Σ牧系母咭蟆?br />
精密加工技術(shù):采用激光切割、精密研磨拋光等先進(jìn)加工技術(shù),確保產(chǎn)品尺寸的精確度和表面質(zhì)量,滿足高精度組件的裝配要求。

定制化材料解決方案:根據(jù)客戶特定應(yīng)用需求,如厚度、尺寸、表面處理等方面的定制,提供一對(duì)一的專屬材料解決方案,加速客戶產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程。