玻璃基板對于下一代多芯片封裝至關重要

來源：《半導體芯科技》雜志

英特爾為支持摩爾定律延續的最新舉措，涉及放棄有機基板（在計算芯片中數據和電力進出的媒介）而采用玻璃基板。英特爾官網近日發表的一篇博文透露了其在商用玻璃基板方面的工作，它認為這是支持人工智能和機器學習等應用實現更高密度、更高性能芯片的關鍵。

△英特爾展示使用玻璃基板制成的未完成封裝

英特爾表示，與現在的有機基板相比，玻璃具有獨特的性能，如超級平整度以及更好的熱性能和機械穩定性，從而在基板中實現更高的互連密度。這些優勢將允許芯片架構師創建用于人工智能等數據密集型工作負載的高密度、高性能芯片封裝。為人工智能和數據中心應用開發更大、更復雜的加速器的壓力可能會刺激對玻璃等更高效基材的需求。

“當今的計算機越來越多地在一個基板上使用多個芯片。隨著這些基板上承載的硅不斷增加，我們當前的有機基板（主要是塑料）可能會變形。玻璃更堅硬，可以在一個封裝上處理更多的芯片，在相同的封裝尺寸上，玻璃基板能夠承載的芯片含量比有機基板多 50%?！庇⑻貭柕腞ob Kelton 說。

英特爾正在大力宣傳其先進封裝技術，包括嵌入式多芯片互連橋 (EMIB) 和 Foveros，這些技術用于 chiplet 小芯片的 2D 和 3D 封裝。雖然這些技術涉及各種小芯片的接口和供電方式，但英特爾這次的最新發展是基于集成這些芯片的介質。

Gartner 分析師 Gaurav Gupta 表示，這個想法相當簡單，只需將有機基板中的 PCB Core（芯板）替換為玻璃基板。這帶來了許多好處，包括卓越的光學和機械性能。例如，玻璃的熱膨脹率接近硅，這應該有助于減輕翹曲或收縮的可能性。

耐高溫的能力是值得注意的，因為英特爾看到玻璃基板的第一個應用是大型數據中心、人工智能和圖形應用，其中高密度封裝的小芯片，通?？赡茉诮厝徊煌臏囟确秶鷥冗\行。與此類多芯片封裝相關的熱應力是英特爾試圖通過新的測試和驗證機制解決的問題之一。

英特爾認為，玻璃的特性可以實現更大的互連密度。據估計，玻璃基板可以使互連密度增加十倍。換句話說，玻璃基板應該允許更多數據更快地流入和流出處理器。英特爾期望實現這一目標的方法之一是將光學互連直接集成到基板中。

英特爾多年來一直在研究硅光子學的使用。最近，這家芯片制造商展示了一款具有 8 個核心、528 個線程和1TB/s 光學互連的原型處理器，旨在應對 DARPA 最大的圖形分析工作負載。

英特爾的目標是在“本十年的后期”將使用玻璃基板的下一代封裝技術推向市場。因為工程玻璃要表現出特定的性能，同時又可以以可靠且經濟可行的方式大規模生產，這是非常困難的，需要花費很多的時間。

英特爾預計，到 2030 年左右，該行業將面臨有機基板的極限。但是，至少目前而言，有機基板與英特爾的EMIB 或臺積電的 CoWoS 等技術相結合是足夠好的，會成為未來的發展趨勢。

值得注意的是，英特爾并不是唯一一家認真研究玻璃作為半導體材料的公司。例如，德國晶圓制造商 Plan Optik AG 為各種微機電系統 (MEMS) 應用開發了多種玻璃晶圓?？祵幑緦ｉT生產從智能手機屏幕到光纖等各種產品的精品玻璃，也在開發用于液晶面板的玻璃基板。

英特爾沒有宣布正在與誰合作開發這些玻璃基板，但表示，在不久的將來將會與主要行業參與者以及基材供應商合作。

審核編輯 黃宇