英特爾展示先進(jìn)玻璃基板封裝工藝，目標(biāo)實現(xiàn)單一封裝萬億晶體管

美國當(dāng)?shù)貢r間9月18日，英特爾宣布推出業(yè)界首款用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板，計劃在2026年至2030年量產(chǎn)。

這一突破性成就將使單一封裝納入更多的晶體管，并繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律，促成以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用。市場人士表示，英特爾在這方面的突破，也將使得近期市場上討論度很高的硅光子技術(shù)發(fā)展有了重要的進(jìn)展。

英特爾介紹稱，與目前主流的有機(jī)基板相比，玻璃具有獨(dú)特的特性，例如超低平坦度、更好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，從而使基板中的互連密度更高。這些優(yōu)勢將使芯片架構(gòu)師能夠為人工智能(AI)等數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載創(chuàng)建高密度、高性能芯片封裝。

另外，到2030年之前，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)很可能會達(dá)到使用有機(jī)材料在硅封裝上延展晶體管數(shù)量的極限，有機(jī)材料不僅更耗電，并且有著膨脹與翹曲等限制。半導(dǎo)體業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展依賴不斷延展，而玻璃基板是下一代半導(dǎo)體確許可行且不可或缺的進(jìn)展。而隨著對更強(qiáng)大運(yùn)算的需求增加，以及半導(dǎo)體業(yè)進(jìn)入在一個封裝中使用多個“小芯片”（chiplets）的異質(zhì)架構(gòu)時代，提升信號傳輸速度、功率傳輸、設(shè)計規(guī)則和封裝基板穩(wěn)定度將至關(guān)重要。

英特爾指出，而與如今使用的有機(jī)基板相比，玻璃基板具有卓越的機(jī)械、物理和光學(xué)特性，在單一封裝中可連接更多晶體管，提高延展性并能夠組裝更大的小芯片復(fù)合體（稱為“系統(tǒng)級封裝”）。芯片架構(gòu)師將能夠在一個封裝上以更小的面積封裝更多芯片塊（也稱為小芯片），同時以更高的彈性和更低的總體成本和功耗實現(xiàn)性能和增加密度。因此，玻璃基板將最先被導(dǎo)入效用最顯著的市場，也就是需要更大體積封裝（即數(shù)據(jù)中心、AI、繪圖處理）和更高速度的應(yīng)用和工作上。

事實上，玻璃基板可以承受更高的溫度，圖案變形（pattern distortion）降低50%，超低平坦度可加大微影制程的焦距深度，并且具有極其緊密的層間互聯(lián)覆蓋所需的尺寸穩(wěn)定性。由于這些獨(dú)特的特性，玻璃基板上的互聯(lián)密度可以提高10倍。此外，玻璃的機(jī)械特性更高，可以實現(xiàn)高組裝良率的超大型封裝。

而且，玻璃基板的高溫耐受度，讓芯片架構(gòu)師在制定功率傳輸和信號路由的設(shè)計規(guī)則時保有彈性，能夠無縫集成光學(xué)互聯(lián)，以及在更高溫度制程下將電感器和電容器嵌入到玻璃中加工。如此可以提供更好的功率傳輸解決方案，不僅大幅降低功耗且能實現(xiàn)所需的高速信號傳輸。上述諸多優(yōu)勢有助于半導(dǎo)體業(yè)更接近2030年在單一封裝納入1兆個晶體管的目標(biāo)。

英特爾已在玻璃基板技術(shù)上投入了大約十年時間，目前在美國亞利桑那州擁有一條完全集成的玻璃研發(fā)線。該公司表示，這條生產(chǎn)線的成本超過10億美元，為了使其正常運(yùn)行，需要與設(shè)備和材料合作伙伴合作，建立一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。業(yè)內(nèi)只有少數(shù)公司能夠負(fù)擔(dān)得起此類投資，而英特爾似乎是迄今為止唯一一家開發(fā)出玻璃基板的公司。

與任何新技術(shù)一樣，玻璃基板的生產(chǎn)和封裝成本將比經(jīng)過驗證的有機(jī)基板更昂貴。英特爾目前還沒有談?wù)摦a(chǎn)量。如果產(chǎn)品開發(fā)按計劃進(jìn)行，該公司打算在本十年晚些時候開始出貨。第一批獲得玻璃基板處理的產(chǎn)品將是其規(guī)模最大、利潤最高的產(chǎn)品，例如高端HPC（高性能計算）和AI芯片，隨后逐步推廣到更小的芯片中，直到該技術(shù)可用于英特爾的普通消費(fèi)芯片。