玻璃基板为 AI 芯片封装打开新窗口
Glass Substrates Open the Window to Advancing AI Chip Packaging
Lam Research 正在推动玻璃基板在 AI 与 HPC 先进封装中的应用，其 Kallisto™ 面板电镀系统支持高深宽比 TGV 填充和细间距 RDL 线路，Phoenix 面板处理系统可处理薄玻璃基板并提升产能。玻璃基板具备可调 CTE、表面平整度达 2 微米线宽和优异电气隔离等优势，但广泛采用仍需解决制造与标准化问题。
玻璃基板为推进 AI 芯片封装打开窗口
2026年10月29日
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- 玻璃基板为 AI 和 HPC 芯片提供机械、电气和化学优势
- 全行业采用首先需要解决制造和标准化问题
- Lam 正在帮助扩大基于玻璃面板的封装解决方案的规模
新闻要点：玻璃长期以来一直用于半导体封装，在先进封装制造中作为临时的圆形载板。业界目前正在开发大型矩形载板（面板）以及更先进的永久性应用——例如玻璃芯封装基板——以支持更大、更密集的 AI 和高性能计算封装。
- 玻璃基板凭借其独特的机械、电气和化学特性，正在先进封装领域加速发展。
为什么重要：玻璃基板支持更复杂、高密度的芯片组装，助力 AI 和高性能计算（HPC）加速器取得突破。
- 在面板级封装中，玻璃基板作为大型刚性面板中的临时载板，可提供出色的尺寸稳定性，更高的面积利用率有助于减少浪费并降低成本。
- 对于未来的 IC 基板，玻璃正在被开发为永久性核心材料，其尺寸稳定性和可调的热膨胀特性，有望为下一代 AI 和 HPC 系统实现更大、更密集、具有更精细互连的封装。
Lam Research 正在投资研究、工艺专业知识和面板加工硬件，以支持客户应对玻璃面板封装带来的制造挑战。
- Lam 的 Kallisto™ 面板电镀系统支持不同厚度和尺寸的基板，能够处理高深宽比的通玻璃孔（TGV）填充以及细间距重布线层（RDL）线路。
- Phoenix 面板加工系统可处理薄玻璃基板，并提升产量和生产效率，支持扩大基于玻璃的解决方案的规模。
玻璃基板对先进封装为何重要
虽然玻璃由硅原子构成，但玻璃基板在多个方面与传统有机基板和硅基板有所不同。
- 一个引人注目的特性是玻璃的热膨胀系数（CTE），即材料随温度冷热变化而膨胀或收缩的程度。玻璃的 CTE 可以调节至与硅非常接近，并且显著低于有机基板的 CTE 水平。
- 玻璃 CTE 的这一优势有助于防止热循环过程中的翘曲，这是多芯片或大芯片封装中的一大隐忧。其结果是更可靠、更坚固的封装，能够经受住现代电子制造严苛环境的考验。
- 表面平整度是玻璃的另一个突出优势。其异常平整的表面使玻璃上能够实现小至两微米的精细线宽/间距图形，支持为下一代器件构建所需的复杂互连。
- 玻璃基板固有的尺寸稳定性使其成为将多颗芯片封装在一起的理想选择，为复杂的高密度组装提供所需的机械稳定性。
- 在电气特性方面，玻璃为布线提供了卓越的隔离，有助于保持信号完整性。随着数据速率和集成度的不断提高，这是一个关键因素。
- 玻璃的低介电损耗和高电阻率能够实现高速、低损耗的信号传输，使其成为射频（RF）、高性能计算（HPC）以及 2.5D/3D 集成的首选材料。
玻璃基板在先进封装中是如何使用的？
凡是需要严格尺寸控制、高信号完整性和高密度互连的领域，玻璃基板都能大放异彩。
- 对于AI 加速器，玻璃被用作临时载体，以制造连接 HBM 和核心逻辑裸片的细线路有机转接板。对于未来的 AI 加速器世代，玻璃正在被开发为核心基板，使日益增大的封装能够容纳更多芯片。
- 对于工作频率高于 28 GHz 的5G 射频模块，玻璃的低介电损耗可减少信号衰减和串扰，实现干净、可靠的传输。
- 光子集成电路（IC）同样受益于玻璃的光学透明性，它可以集成光波导，与硅光子平台相辅相成。
制造玻璃基板面临哪些挑战？
玻璃的稳定性虽然在很多方面都有益处，但在制造过程中也可能带来挑战。
- 玻璃质地易碎，给搬运、切割和缺陷管理带来重大挑战。
- 在玻璃内部形成用于电气布线的结构——无论是通过机械方法还是激光诱导深度蚀刻——都需要极其小心，以避免相邻区域出现崩边或裂纹。
- 在玻璃上沉积金属薄膜同样棘手，需要采用先进的电镀工艺，使镀层能够附着在玻璃上并用铜填充布线结构。
- 例如，在化学镀种子层沉积之前通常要使用附着力促进剂，而玻璃通孔（TGV）则需要专门的电镀工艺来填充玻璃两侧的开放通道。
- 搬运大尺寸面板（大于 500 mm）时需要使用真空或边缘夹持工具以防止破裂，热处理过程也必须谨慎控制升降温速率，以避免应力断裂。
扩展玻璃基板封装还需要什么？
玻璃载板已在生产中广泛应用，而永久性玻璃转接板和玻璃核心 IC 基板仍处于开发和采用的较早阶段。在玻璃基板被广泛采用之前，行业必须解决可制造性和标准化方面的挑战，因为面板尺寸、通孔规格和材料堆叠在不同供应商之间存在差异，使集成和规模化变得复杂。
Lam 持续与基板制造商、OSAT（外包半导体组装和测试）厂商、设备制造商和材料供应商合作，共同优化面向严苛电镀应用的解决方案。
玻璃基板的采用仍在演进中，还有技术、制造和生态系统方面的障碍需要克服。但其潜在优势——更高的性能、更高的集成度、新的应用以及更高效的面板加工——使玻璃成为半导体封装技术进步中值得关注的重要材料。
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来源： Lam Research 半导体制造技术 · newsroom.lamresearch.com