玻璃基板：突破封装局限，开启先进封装新时代

在半导体领域，玻璃并非遥不可及的概念，实际上，它早已在现代晶圆厂中发挥着重要作用。超平整的硼硅酸盐载体在背面减薄过程中为硅晶圆提供支撑，无钠薄片可形成密封的 MEMS 盖帽，而低热膨胀系数 (CTE) 玻璃则成为许多晶圆级扇出工艺的基板。如今，玻璃正逐渐从背景消耗品转变为封装的核心，承担着提供核心基板、连接芯片的中介层以及塑造亚太赫兹信号或引导光子进入光纤的电介质等重要角色。

这一转变的催化剂是人工智能和高性能计算设备对带宽和功率密度的不断提升。单个训练加速器需要数千个高速 I/O 引脚以及一个能够以最小噪声处理数百安培电流的供电网络。过去二十年来，有机层压板一直是封装的主力，但随着需求的增长，它难以保持所需的平整度和过孔密度。硅中介层虽然能提供更精细的布线，但其价格昂贵且面板尺寸有限，应用范围受限。

而玻璃则巧妙地介于这两个极端之间。它的热膨胀系数可以定制以匹配硅，在 40 GHz 频率下，其损耗角正切比硅低一个数量级。液晶行业的大面板加工潜力使得单片玻璃的边长可达半米，随着良率的提高，成本趋向于高端有机材料。人工智能和高性能计算的激增需求使得封装堆栈的每一层都要承载更大的电流、更多的 I/O 和更高的信号传输速度，这远超有机层压板甚至第一代硅中介层的承受范围。这些压力促使玻璃芯基板和大面板玻璃中介层从最初的小众奇观走向了商业化。

目前，领先的设备制造商和材料供应商正在积极研究这项技术。英特尔已在其亚利桑那寻路生产线上演示了基于玻璃的测试平台；三星电子正在探索将玻璃芯作为其 I - Cube 和 H - Cube 封装之外的潜在选择；基板巨头 SKC 已安装了一条用于 500 毫米玻璃面板的钻孔填充试验生产线；玻璃巨头 AGC 正在提供低热膨胀系数（CTE）的硼硅酸盐板材以供早期评估。虽然目前尚无公司确定投产日期，但这些努力预示着玻璃已稳居人工智能 / 高性能计算（AI/HPC）时代下一代基板候选名单之列。玻璃芯基板和中介层的出现，尤其在先进封装和集成电路（IC）基板领域，反映了这一明显的趋势。

玻璃的低介电损耗和光学透明性使其成为除计算封装之外的另一大增长引擎。在 Ka 波段及以上频段，玻璃微带的插入损耗大约是等效有机线的一半。

光子技术也为玻璃的应用增添了吸引力。共封装光学器件 (CPO) 旨在将光纤连接从交换机前面板移至距离交换机 ASIC 仅几毫米的基板上。工程玻璃可以承载电气重分布层和低损耗波导，从而简化对准过程并消除昂贵的硅光子中介层。由于用于射频的相同玻璃通孔 (TGV) 技术可以创建垂直光通孔，因此单个纤芯可以支持跨阻放大器、激光驱动器以及光波导本身。电子和光子布线的融合充分发挥了玻璃的优势，并将其潜在市场拓展到了传统电子封装之外。

玻璃从中试线走向量产，关键并非原材料供应，毕竟熔炉遍布全球，而是新兴的激光钻孔、铜填充、面板处理和设计自动化生态系统。良率学习曲线、通孔填充可靠性、面板翘曲和设计套件成熟度将决定玻璃能否达到系统集成商设定的成本目标。因此，了解谁在安装产能，哪些钻孔技术正在从概念验证转向全天候生产，以及设计工具能够多快地模拟千兆赫兹损耗或亚微米翘曲，对于任何押注玻璃应用时机的人来说都至关重要。

同时，与硅和改进的有机材料的竞争态势也不容忽视。代工厂正在推动混合晶圆级重新分配，这缩小了玻璃在特征尺寸方面的优势，而层压板供应商则正在开发具有更低粗糙度和更佳热膨胀系数匹配的下一代 ABF 芯。玻璃基板在先进封装领域展现出了巨大的潜力，但要实现大规模量产并在竞争中脱颖而出，还需要克服诸多技术和市场挑战。供应链各方需要密切关注行业动态，加强技术研发和合作，以推动玻璃基板产业的健康发展。