根據(jù)最新市場(chǎng)消息，蘋(píng)果正積極與多家供應(yīng)商商討將玻璃基板技術(shù)應(yīng)用于芯片開(kāi)發(fā)，以提供更好散熱性能，使芯片在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持峰值性能。同時(shí)，玻璃基板的超平整特性使其可以進(jìn)行更精密的蝕刻，從而使元器件能夠更加緊密地排列在一起，提升單位面積內(nèi)的電路密度。

在“摩爾定律”（半導(dǎo)體芯片的晶體管密度每24個(gè)月翻一番）逐漸失效的時(shí)代，當(dāng)談?wù)撔酒O(shè)計(jì)的下一步發(fā)展時(shí)，人們關(guān)注的焦點(diǎn)包括填充更多內(nèi)核、提高時(shí)鐘速度、縮小晶體管和3D堆疊等，很少考慮承載和連接這些組件的封裝基板。玻璃基板的應(yīng)用將為芯片技術(shù)帶來(lái)革命性的突破，并可能成為未來(lái)芯片發(fā)展的關(guān)鍵方向之一。

什么是玻璃基板？

芯片基板是用來(lái)固定晶圓切好的晶片（Die），封裝的最后一步的主角，基板上固定的晶片越多，整個(gè)芯片的晶體管數(shù)量就越多。自上世紀(jì)70年代以來(lái)，芯片基板材料經(jīng)歷了兩次迭代，最開(kāi)始是利用引線框架固定晶片，到90年代陶瓷基板取代了引線框架，而現(xiàn)在最常見(jiàn)的是有機(jī)材料基板。

有機(jī)材料基板加工難度小，還可以高速信號(hào)傳輸，一直被視作是芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍者。但是有機(jī)材料基板也存在一些缺點(diǎn)，就是其與晶片的熱膨脹系數(shù)差異過(guò)大，在高溫下，晶片和基板之間的連接容易斷開(kāi)，芯片就被燒壞了。

需要通過(guò)熱節(jié)流仔細(xì)控制芯片溫度，代表芯片只能在有限時(shí)間維持最高性能，再降回較慢速度，以降低溫度。因此，有機(jī)基板的尺寸受到很大限制，在有限的尺寸下容納更多的晶體管，基板的材料選擇至關(guān)重要。

在這個(gè)背景下，玻璃基板應(yīng)運(yùn)而生。相比之下，玻璃基板卓越的機(jī)械、物理和光學(xué)特性，能夠構(gòu)建更高性能的多芯片SiP，在芯片上多放置50%的Die。玻璃基板具有獨(dú)特的性能，比如超低平面度（極為平整）、更好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性：由于玻璃材料非常平整，可改善光刻的聚焦深度，同樣面積下，開(kāi)孔數(shù)量要比在有機(jī)材料上多得多，玻璃通孔（TGV）之間的間隔能夠小于100微米，這直接能讓晶片之間的互連密度提升10倍；此外，玻璃基板的熱膨脹系數(shù)與晶片更為接近，更高的溫度耐受可使變形減少50％，可以降低斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，增加芯片的可靠性。這些優(yōu)勢(shì)使得玻璃基板成為了下一代高密度封裝的理想選擇。

相較于傳統(tǒng)有機(jī)基板，玻璃基板的厚度可以減少一半左右，不僅功耗更低，而且信號(hào)傳輸速度更快，有望為服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心中的大型耗電芯片帶來(lái)速度和功耗優(yōu)勢(shì)。玻璃通孔現(xiàn)在正被成功應(yīng)用于玻璃基板上，與以往相比，新一代處理器將在更小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的組件，從而提高了設(shè)備的緊湊性和性能。玻璃基板的特性非常適合Chiplet，由于小芯片設(shè)計(jì)對(duì)基板的信號(hào)傳輸速度、供電能力、設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性提出了新的要求，在改用玻璃基板后就可以滿足這些要求。

有機(jī)基板和玻璃基板的對(duì)比

玻璃基板的易碎性、缺乏與金屬線的黏合力以及通孔填充的均勻性等問(wèn)題，也為制造過(guò)程帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)：選擇適合的玻璃基板材料并確保它與芯片材料的兼容性是一個(gè)挑戰(zhàn)，這涉及到材料的熱膨脹系數(shù)、機(jī)械性能、介電特性等方面的匹配；玻璃基板上的連接技術(shù)需要具有高度的可靠性和穩(wěn)定性，以確保芯片與外部電路的連接質(zhì)量；與傳統(tǒng)塑料封裝相比，玻璃基板封裝的制造成本可能較高，如何確保在大規(guī)模生產(chǎn)中保持一致的質(zhì)量和性能也是需要解決的問(wèn)題。

另與硅相比，玻璃的高透明度和不同反射系數(shù)也為檢測(cè)和測(cè)量帶來(lái)了難度。許多適用于不透明或半透明材料的測(cè)量技術(shù)在玻璃上都不太有效，可能導(dǎo)致訊號(hào)失真或丟失，影響測(cè)量精度。更重要的是，玻璃基板需要建立一個(gè)可行的商業(yè)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，這包括必要的工具和供應(yīng)能力。

芯片領(lǐng)域的新寵

盡管仍存在諸多挑戰(zhàn)，以及缺乏可靠性數(shù)據(jù)等，但其無(wú)與倫比的平整度和熱性能為下一代緊湊型高性能封裝提供了基礎(chǔ)，讓玻璃基板作為芯片下一代重要技術(shù)的潛力不容忽視。

用玻璃材料取代有機(jī)基板似乎正在成為業(yè)內(nèi)共識(shí)，或者至少是未來(lái)一個(gè)非常重要的技術(shù)路徑。從英特爾的率先入局，到三星、蘋(píng)果等企業(yè)聞風(fēng)而入，隨著有機(jī)基板逐漸達(dá)到能力極限，各大科技巨頭都在使出渾身解數(shù)。