最近，英特爾在官網(wǎng)上放出消息，說下一代先進(jìn)封裝的基板，它們打算用玻璃替代有機(jī)材料。

理由呢，不是玻璃更便宜，也不是更好看，而是他們發(fā)現(xiàn)用玻璃做基板的芯片，比有機(jī)材料的性能好多了。

更直觀一點(diǎn)，用玻璃做芯片基板，有這么兩個(gè)好處：

一個(gè)是提高芯片中信號(hào)傳輸?shù)男?，另一個(gè)是明顯提高芯片的密度，進(jìn)而拉動(dòng)更好的性能。

這在大模型野蠻生長(zhǎng)、算力緊缺的現(xiàn)在，算是重磅利好的消息了。

英特爾官方還放出豪言，說在在 2030 年之前，它們一個(gè)封裝上的晶體管就能擴(kuò)展到 1 萬(wàn)億個(gè)。

世超翻出摩爾定律的曲線圖，目前一個(gè)封裝的晶體管極限也就 1340 億個(gè)，來自蘋果的 M2 Ultra 芯片， 1 萬(wàn)億個(gè)的數(shù)據(jù)和它相比，直接將近 10 倍。

再到曲線圖上對(duì)一下，還挺符合摩爾定律的。。。

看到這里，我猜各位差友心里可能犯這樣的嘀咕，玻璃也不是啥罕見的材料，它真有這么大能耐？

在回答這個(gè)問題之前，我們得先了解一下芯片基板的基礎(chǔ)知識(shí)。

芯片基板，是進(jìn)行最后一步封裝的主角，用來固定上一步從晶圓切好的晶片（ Die ），基板上固定的晶片越多，整個(gè)芯片的晶體管數(shù)量自然也就越多。

打個(gè)比方，整個(gè)封裝好的芯片相當(dāng)于是一個(gè)城市，如果說基板上晶片是摩天大樓的話，那基板就相當(dāng)于是串聯(lián)起這些大樓的公共交通，晶體管就是生活在大樓里的人。

要讓晶體管也就是整個(gè)城市的人更多，就只有兩個(gè)辦法：

一個(gè)是在現(xiàn)有的公共交通資源下做好城市規(guī)劃，對(duì)應(yīng)到芯片封裝中就是提高工藝。

另外一個(gè)就是蓋更多更高的樓，前提是城市的公共交通系統(tǒng)得全面升級(jí)，對(duì)應(yīng)下來就是改變基板的材料。

當(dāng)然在芯片封裝發(fā)展的過程中，這兩個(gè)方法是交替來著的。

從上世紀(jì) 70 年代開始起步到現(xiàn)在，芯片基板材料已經(jīng)經(jīng)歷了兩次迭代，最開始的芯片基板靠引線框架來固定晶片。

英特爾 4004 芯片

英特爾 4004 芯片基板

到了二十世紀(jì) 90 年代，因?yàn)橛懈玫拿芊庑院土己玫膶?dǎo)熱性，陶瓷基板逐漸取代了之前的金屬引線框架，在然后在 00 年代，我們現(xiàn)在最常見的有機(jī)材料基板出現(xiàn)了。

和陶瓷基板相比，有機(jī)材料基板不用燒結(jié)，加工難度小，還有利于高速信號(hào)的傳輸。

所以到目前為止，有機(jī)材料基板都被視作是芯片領(lǐng)域的排頭兵。

但有機(jī)材料身上也有缺點(diǎn)，就是它和晶片兩個(gè)材料之間的熱膨脹系數(shù)差別太大了。

溫度低還好，但只要溫度稍微過高一點(diǎn)，一個(gè)變形程度很大，另外一個(gè)很小，晶片和基板之間的連接就會(huì)斷開。

芯片這不就被燒壞了。。。

因此為了避免這種情況的發(fā)生，有機(jī)基板的尺寸一般都不會(huì)太大。

尺寸小，但想要上面的晶體管變多，就只有在工藝上下功夫了，為此，業(yè)內(nèi)的廠商也都使出了十八般武藝。

從原來專注于平面封裝到之后開始搞疊疊樂，也就是堆疊式封裝。

而在堆疊式封裝領(lǐng)域，現(xiàn)在也是卷出了天際，經(jīng)歷了多次迭代，已經(jīng)來到了最先進(jìn)的硅通孔技術(shù)（ TSV ），就是讓硅芯片堆起來，然后穿孔連通。

不過現(xiàn)在，無論封裝技術(shù)再怎么精進(jìn)再怎么牛，它們面對(duì)摩爾定律的發(fā)展趨勢(shì)，都已經(jīng)開始捉襟見肘了。

就拿 TSV 技術(shù)來說，雖然在一定程度上它能讓晶體管數(shù)量成倍增長(zhǎng)，但同時(shí)它的技術(shù)要求也更高，更不用說成本了。

并且，下一代封裝技術(shù)的要求是：封裝尺寸要超過 120 mm* 120 mm 。

上面已經(jīng)說到，由于有機(jī)基板是類似合成樹脂的材料組成的，受熱容易彎曲。

而現(xiàn)在芯片的封裝設(shè)計(jì)都要求晶片個(gè)挨個(gè)地湊在一起，發(fā)熱肯定是避免不了的，想要搞更大的封裝尺寸用有機(jī)材料肯定沒戲。

這下刀就已經(jīng)架在了有機(jī)基板的頭上，反正這命是遲早得革。

怎么革，靠誰(shuí)革？

我們?cè)陂_頭就已經(jīng)給出了答案——玻璃。這里的玻璃并不是說要用純玻璃做基板，而是把之前之前基板中類似合成樹脂的材料替換成玻璃，金屬的封邊依舊還在，類似下圖這種。

玻璃當(dāng)然也不是我們?nèi)粘Ｓ玫哪欠N玻璃，而是會(huì)通過調(diào)整，造出一種和硅的性質(zhì)接近的玻璃。

相較于之前的有機(jī)材料，這次替換的玻璃主要看中的是它的三個(gè)性能：機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和電氣性能。

首先是機(jī)械性能，玻璃基板在機(jī)械強(qiáng)度這塊是吊打有機(jī)基板。

玻璃在充當(dāng)基板材料時(shí)，會(huì)在上面開孔，保證信號(hào)的傳輸。

因?yàn)椴ＡР牧铣?jí)平整，要光刻或者封裝也更容易，所以同樣的面積下，在它上面開的孔的數(shù)量要比在有機(jī)材料上多得多。

就相當(dāng)于是，在玻璃材料上建的公共交通會(huì)比在有機(jī)材料上建得更密集、線路也會(huì)更加多。

據(jù)英特爾的說法，玻璃芯通孔之間的間隔能夠小于 100 微米，這直接能讓晶片之間的互連密度提升 10 倍。

互連密度提升了，相同面積下能容納的晶體管數(shù)量也就更多了。

再來是熱穩(wěn)定性，玻璃基板不容易因?yàn)闇囟雀叨a(chǎn)生翹邊或者變形的問題。

萬(wàn)一有個(gè)特殊情況，玻璃中也含有二氧化硅，和硅的性質(zhì)接近，它們的熱膨脹系數(shù)也差不多，就算溫度過高，也是基板上的芯片和基板以一樣的膨脹速度一起變形。

最后就是玻璃芯獨(dú)特的電氣性能，說更準(zhǔn)確一點(diǎn)其實(shí)是開孔之后的玻璃的電氣性能，它的電介質(zhì)損耗會(huì)更低，允許更加清晰的信號(hào)和電力傳輸。

這樣一來，信號(hào)傳輸過程中的功率損耗就會(huì)降低，芯片整體的效率也就自然而然被提上去了。

而這些性能綜合下來，在最后芯片上的體現(xiàn)就是，用玻璃芯基板封裝的話，可放置的芯片數(shù)量比其他芯片多 50% 。

不過還有個(gè)問題，既然相較于有機(jī)基板，玻璃基板的性能這么好，為什么不早點(diǎn)用玻璃基板呢？

其實(shí)不是不想用，而是要替換一個(gè)材料，可不是那么簡(jiǎn)單的事兒，前期摸索、中期研發(fā)、后期落地，這都是要砸錢、砸時(shí)間的。

還拿英特爾來說，它在十年前就已經(jīng)開始研發(fā)玻璃芯基板了，前前后后丟在里面的資金少說也有十億美元。

而現(xiàn)在的成果也就是組裝好了一套測(cè)試工具，要實(shí)際量產(chǎn)玻璃芯基板，還得等到 2026 年往后。

當(dāng)然不止英特爾，整個(gè)行業(yè)內(nèi)也有不少企業(yè)都在著手搞玻璃基板的研發(fā)，畢竟玻璃取代有機(jī)材料也算是業(yè)內(nèi)的一個(gè)共識(shí)。

就比如大半年前，日本的 DNP 也透露正在開發(fā)玻璃基板，以替換掉傳統(tǒng)的樹脂基材，并且他們還定下一個(gè)小目標(biāo)：在 2027 年之前靠玻璃基板拿下 50 億日元的銷售額。

要說最早入局玻璃基板的，還得是 SKC 子公司 Absolics ，甚至在去年的時(shí)候，它就已經(jīng)投資了 6 億美元，打算在喬治亞州科文頓建廠了。

按照他們的規(guī)劃，不出意外今年年底，就有小批量的玻璃基板開始生產(chǎn)了。

當(dāng)然，在短時(shí)間內(nèi)，芯片基板市場(chǎng)的主流還依舊會(huì)是有機(jī)材料，畢竟技術(shù)迭代完成商業(yè)化轉(zhuǎn)身也需要一個(gè)過渡時(shí)期，技術(shù)成本、良率等等都是廠商需要解決的問題。

不過可以肯定的是，有機(jī)材料在芯片基板的舞臺(tái)上，重要性會(huì)逐漸被玻璃取代。