取代传统封装基板，英特尔“玻璃芯基板”技术曝光！

来源:芯智讯发布时间:2023-09-192129浏览

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当地时间9月18日，英特尔对外披露了其半导体玻璃基板技术的开发进展，旨在助力英特尔实现在2030年前将单一封装芯片中的晶体管数量上限提高至1万亿个的目标。

△英特尔公司业务VP和基板技术开发主管Hamid Azimi拿着玻璃基板测试芯片（图片来源：英特尔）

早在今年5月，英特尔就发布了其先进封装技术蓝图，其中就计划采用更为先进的玻璃材质基板来替代传统基板。

英特尔表示，使用有机材料在硅基封装上缩放晶体管，很有可能在未来几年撞到技术的极限，因此对于半导体行业来说，玻璃基板是下一代半导体可行、且必不可少的下一步。

据英特尔介绍，封装基板本来就是以15年为一个周期更换的，而目前主流的Organic Package是在2000年代初推出的，现在确实是更换的好时机。

英特尔表示，与目前业界主流的有机基板相比，玻璃具有独特的性能，在平坦度、热稳定性和机械稳定性当面都有更好的表现。因此芯片架构工程师能够为人工智能等数据密集型工作创造更高密度、更高性能的芯片封装。此举有望推动摩尔定律到2030年后延续下去。

具体来说，玻璃芯基板可显著改善电气和机械性能；可调模量和CTE更接近硅，支持大外形尺寸；尺寸稳定性改进的特征缩放；可以提升约10倍通孔密度，改进了路由和信号；低损耗，高速信号；支持更高的温度下的先进的集成供电。

△玻璃芯基板和传统有机基板之间的主要区别

由于玻璃和硅均由硅制成，因此它们因受热而变形的程度相似，并且比有机封装更坚硬且不易变形，因此更容易让更多的电线穿过它们，并且更容易处理更高的温度。下图更详细地描述了这些功能，指出更容易构建更细间距的布线，并且可以支持最大240mm x 240mm的电路板。

此外，玻璃芯基板信号传输速度可以高达 448G，这一事实意味着介电常数可以保持低于有机封装的介电常数。然而，目前尚不清楚它能走多远。

随着业界对于算力的需求突飞猛进，越来越多的半导体巨头进入异质整合的领域，将一系列Chiplet（芯粒），通过内部互联的技术封装在一起。而玻璃基板优越的机械、物理和光学性能，允许在一个封装内连接更多的晶体管，在改善电力输送的同时，传输信号的速度也会更快。这也使得芯片架构师将能够在一个封装里封装更多的Chiplet，同时实现性能、密度、灵活性提升，以及成本和功耗的降低。英特尔称，其玻璃基板技术能够将单个封装中的芯片区域增加50%，从而可以塞进更多的Chiplet。

目前英特尔还没有公布这是如何实现的，但英特尔表示，其在玻璃基板方面研究工作可以追溯到十年前，并且已经在亚利桑那州钱德勒投资超过10亿美元建设了全集成玻璃基板研发线；具有3层75um RDL和TGV的电功能组装MCP试验线；填充玻璃通孔，纵横比约20.1，适用于Al和数据中心的lmm核心厚度；已拥有600多项与制造、工艺、设备和材料有关的发明专利；英特尔与设备和材料合作伙伴密切合作，完善生态系统。

△英特尔基于玻璃芯的基板原型。一块板可制作 416 个封装。

△英特尔基于玻璃芯的基板原型局部放大，可以看到背面是半透明的

△英特尔基于玻璃芯的基板封装（BGA封装）

△英特尔基于玻璃芯的基板封装的产品，其上的芯片未知（可能是测试芯片）

英特尔还表示，玻璃基板也可以与传统的有机基板一起使用，以提高结构完整性（玻璃太硬、易碎）。玻璃基板也非常适合用于英特尔的EMIB或Foveros等先进封装技术。目前英特尔还在微调元素，试图解决玻璃基板易碎裂等其他问题。

需要指出的是，目前该玻璃基板技术仍处于开发阶段，英特尔表示会在这个十年里的后半阶段（2026年起）向市场推出这项技术。

英特尔资深副总裁暨封装与测试开发总经理Babak Sabi表示，“经过十年的研究，英特尔已经领先业界推出先进封装的玻璃基板，我们期待藉由这些尖端技术让主要参与者和晶圆代工客户在未来数十年受益。”

“十多年来，英特尔一直在研究和评价以玻璃基板取代有机基板的可靠性。我们不断推出新一代封装技术，在1990年代引领了整个产业从陶瓷封装转向有机封装，是第一个实现卤素和无铅封装的公司，也是业界首个主动3D堆叠技术-先进嵌入式晶粒封装技术的发明者。因此，英特尔能够带动从设备、化学品和材料供应商到基板制造商的整个生态系统大跃进。”BabakSabi说到。

英特尔进一步强调，目前英特尔正采用PowerVia和RibbonFET突破下一代的尖端先进制程，而英特尔领先业界的先进封装玻璃基板也将助力其超越Intel 18A制程节点，对下一个运算时代的前瞻性关注和愿景。英特尔正致力于达成2030年之前在单一封装中提供1万亿个晶体管的目标，在先进封装（包括玻璃基板）的持续创新将有助于实现这一目标。

关于英特尔先进封装技术：《摩尔定律的新推力，英特尔先进封装技术详解！》

值得一提的是，英特尔的“创新2023”活动将在当地时间9月19日至20日期间举行，今年的主题叫做“英特尔客户端硬件路线图和人工智能的崛起”，预期将会发布新的酷睿处理器，以及宣告英特尔面向AI的愿景。

编辑：芯智讯-浪客剑

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