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芯片行业正迎来一场重大变革，玻璃基板的开发正在为芯片材料的转型奠定基础。在应用的过程中困难重重，但其潜力不可小觑，可能需要数年时间才能完全解决相关问题。十多年来，用玻璃取代硅和有机基板的讨论不断进行，尤其是在多芯片封装领域。
随着摩尔定律的失效，芯片设计正在从传统的平面架构转向先进封装，玻璃基板因此成为焦点。先进封装需要更高的集成度和更细的线路宽度，而玻璃基板在这方面表现出色。
玻璃基板的优势
英特尔和SKC已经宣布了玻璃基板的相关计划，显示出业界对其前景的信心。英特尔计划在未来推出玻璃基板，而SKC则在美国建立生产玻璃基板的工厂，以满足市场需求。
● 玻璃基板的技术优势
玻璃基板具有一系列显著的优势，使其在先进封装领域中脱颖而出：
◎ 尺寸稳定性和平整度：玻璃基板的尺寸稳定性优于其他材料，能够支持更大面积和更精细的图案。这对于实现高分辨率的光刻至关重要。
◎ 低介电常数：玻璃的低介电常数有助于减少信号传播延迟和相邻互连之间的串扰。这对于高速电子设备至关重要，能够提高数据传输速度和整体系统性能。
◎ 热稳定性：玻璃基板在宽温度范围内的尺寸变化极小，能够在热管理至关重要的应用中保持稳定性能。它能承受热循环并防止电气短路和其他由于温度变化引起的机械应变问题。
◎ 电气特性一致性：玻璃基板在整个表面提供一致的电气特性，确保信号完整性，特别是在高频应用中。
● 挑战与解决方案
尽管玻璃基板优势明显，但其脆性是一个显著挑战。随着基板变得越来越薄，破损的风险大大增加。因此，处理和加工玻璃基板需要极其小心和精确。
在光刻过程中，玻璃的脆性同样带来了检测和计量的挑战。对于光刻设备，需要低数值孔径（NA）透镜系统，以在不影响分辨率的情况下，实现更大的焦深和更高的分辨率。
大型代工厂和OSAT（外包半导体组装与测试）企业已经在其他材料上进行了大量投资，例如覆铜板（CCL）。这些材料已在现场验证，但当封装行业的线宽/间距低于2/2μm时，它们的优势将不再明显。转向玻璃基板需要新一轮的设备投资和新工艺的开发。
玻璃基板的未来
玻璃基板在应用中存在这些障碍，业界普遍承认玻璃基板的潜力。随着数据中心、电信和高性能计算等领域对高效、高速设备的需求增加，玻璃基板的应用前景广阔。
玻璃基板的低介电常数和出色的热稳定性使其成为这些应用的理想选择。它不仅可以提高系统效率和数据吞吐量，还能在高频应用中实现更好的阻抗控制，确保信号完整性。
混合基板的应用也是一种潜在解决方案，通过将玻璃与其他基板材料结合，既可以利用玻璃的热稳定性和电气优势，又能发挥其他材料的机械强度和成熟制造实践。
玻璃基板缺乏统一的尺寸、厚度和特性标准。这使得制造过程中的可预测性和效率受到限制。解决这一问题需要全行业的合作，包括玻璃制造商、半导体公司、封装专家和设备供应商，共同制定和采用玻璃基板标准。
小结
玻璃基板的应用前景广阔，它为更复杂、更紧密集成的电路铺平了道路。尽管面临许多技术和制造上的挑战，但随着技术的不断进步和全行业的共同努力，玻璃基板有望在未来的先进封装中发挥关键作用。
正如英特尔研究员Rahul Manepalli所言：“我们甚至还没有触及玻璃的表面，一旦我们搞清楚了这一工艺，玻璃的潜力将是无限的。”
