AMD 近期在芯片封装技术领域取得重大突破,成功获得了一项编号为 12080632 的玻璃基板技术专利。这一事件在芯片封装行业引起了巨大震动。
玻璃基板相比传统的有机基板具有显著优势。其出色的平整度能够提高光刻焦点的精确度,在下一代系统级封装中展现出极佳的尺寸稳定性。尤其在小芯片互连的应用场景下,玻璃基板在高性能计算和数据中心处理器领域优势明显,在热管理、机械强度和信号传输方面表现卓越。
AMD 的专利不仅意味着其在适当的技术上进行了广泛研究,还确保了使用玻璃基板时不会有被专利流氓或竞争对手起诉的风险。虽然 AMD 已不再生产芯片,而是将这部分工作交给台积电完成,但 AMD 仍拥有相关研发业务,可与合作伙伴定制所需工艺技术来制造产品。
专利中还描述了一种使用铜基键合粘合多个玻璃基板的方法,提高了连接的可靠性,消除了对下填充材料的需求,适合堆叠多个基板。目前,不少企业都将目光投向玻璃基板市场,展开了激烈竞争。AMD 正在与合作伙伴加快应用步伐,计划在 2025 年至 2026 年之间引入玻璃基板,用于高性能系统级封装中。
二、玻璃基板技术优势(一)物理与光学特性卓越玻璃基板在平整度方面表现极为出色。其表面平整度远高于传统的有机基板,为半导体器件提供了理想的附着和平坦表面,有利于形成更精密的电路图案。在光刻过程中,玻璃基板的高平整度能够提高光刻焦点的精确度,确保半导体制造的精密和准确。
在光刻焦点提升方面,玻璃基板具有独特的优势。由于其出色的平整度,能够更好地聚焦光线,提高光刻的精度和分辨率。这对于下一代系统级封装中实现更高性能的芯片至关重要。
在尺寸稳定性方面,玻璃基板在下一代系统级封装中展现出极佳的性能。它具有较低的热膨胀系数,与硅芯片接近,能够在温度变化时保持稳定的尺寸,减少因热失配导致的应力问题。这使得玻璃基板在多个小芯片互连应用中表现出色,特别是在高性能计算和数据中心处理器领域,能够确保芯片的长期稳定性和可靠性。
(二)热管理、机械强度与信号传输优势在热管理方面,玻璃基板具有优异的热稳定性。玻璃材质能够承受芯片制造和操作过程中遇到的高温环境,有效防止因热膨胀不均导致的翘曲或形变问题。相比之下,有机基板在高温下容易变形,影响芯片的性能和可靠性。玻璃基板的热稳定性使其更适用于数据中心要求的高温、耐用的应用环境,为高性能芯片提供了可靠的热管理解决方案。
在机械强度方面,玻璃基板远胜于有机基板。它具有较高的机械强度,能够更好地承受封装过程中的压力和冲击。玻璃基板在充当基板材料时,会在上面开孔以保证信号的传输。由于玻璃材料超级平整,光刻或封装更容易,所以在同样面积下,玻璃基板上开的孔的数量要比有机材料上多得多,这使得晶片之间的互连密度提升,能够容纳更多的晶体管,从而实现更复杂的设计和更有效地利用空间。
在信号传输方面,玻璃基板具有显著优势。玻璃芯独特的电气性能使其具有较低的介电常数和损耗因子,这意味着在信号和电力传输过程中能量损失小,信号完整性得以保持。特别是开孔之后的玻璃,其电介质损耗更低,允许更加清晰的信号和电力传输。这对于高频高速电路尤其重要,不仅提升了信号传输的速度和质量,同时也减少了能耗,提高了整体效率。
三、创新的铜基键合方法AMD 专利中的铜基键合方法AMD 专利中的铜基键合方法是一项具有创新性的技术突破。这种方法提高了多个玻璃基板之间连接的可靠性,确保了在芯片封装过程中,基板之间的连接牢固稳定,为芯片的正常运行提供了坚实的基础。
传统的连接方式通常需要底部填充材料来增强连接的稳定性,但 AMD 的铜基键合方法消除了对底部填充材料的需求。这不仅简化了生产工艺,降低了生产成本,还提高了生产效率。同时,由于无需底部填充材料,也减少了可能出现的材料兼容性问题和潜在的质量风险。
铜基键合方法非常适合堆叠多个基板。在高性能计算和数据中心处理器等领域,往往需要多个基板进行堆叠以实现更复杂的功能和更高的性能。铜基键合方法为这种堆叠提供了可靠的技术支持,使得多个基板能够紧密结合,协同工作,发挥出更大的优势。
四、英特尔和三星的反应英特尔和三星作为半导体行业的巨头,在 AMD 获得玻璃基板专利后,也迅速做出反应,积极布局玻璃基板技术。
英特尔方面,预计将在 2026 年至 2030 年之间实现量产玻璃基板。与现有的载板相比,玻璃基板具有更好的化学和物理特性,包括更高的互连密度、更大的单个封装中的芯片面积以及更高的光学性能。为了支持玻璃基板的研发和量产,英特尔还在美国亚利桑那州的工厂投入 10 亿美元,用于建设玻璃基板的研发线和打造稳固的供应链。
三星也高度重视玻璃基板技术,组建了新的跨部门联盟,包括三星电子、三星显示、三星电机等子公司,共同着手联合研发玻璃基板并推进商业化。三星计划在 2025 年生产原型,2026 年实现量产。三星将玻璃基板视为芯片封装的未来,认为它可解决有机材质基板的翘曲问题,突破现有传统基板限制,让半导体封装晶体管数量极限最大化,同时更省电、更具散热优势。
当年IBM硬盘盘片也用玻璃基板
这十年前就有了
玻璃基板太脆了。
[哭笑不得][哭笑不得][哭笑不得]玻璃板基开孔连接是大问题啊!
像光芯片的路径转移了[笑着哭]
和早年的玻璃基板的硬盘像不?
[呲牙笑]用氧化铝不是更稳定吗?
科技创新永不停止[点赞]
导热是个问题