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在高端芯片中，有机基板将在未来几年达到能力极限，英特尔将生产面向数据中心的 SiP，具有数十个tiles，功耗可能高达数千瓦。此类 SiP 需小芯片间非常密集的互连，同时确保整个封装在生产或使用过程中不会因热量而弯曲。虽然硅中介层技术使公司能将芯片的关键路径与快速而致密的硅片连接在一起，但成本相当高，且无法完全解决有机基板的缺点。
在半导体领域追求推进摩尔定律极限的当下，“玻璃基板”便代表材料环节的竞争。从英特尔的率先入局，到三星、英伟达、台积电等企业闻风而入，用玻璃材料取代有机基板正成为业内共识。
来源：公开资料
作为目前先进封装中的领先技术，台积电的2.5D芯片封装技术CoWoS-S是将芯片连接至硅转接板上，再把堆叠芯片与基板连接，实现芯片-转接板-基板的三维封装结构。而玻璃基板封装技术对其做了改进，将挑战目前半导体封装技术的主导地位，有着以下几大优势：（1）基板材料：从FC-BGA载板改为玻璃芯基板。（2）中介层：从硅改为玻璃基板。（3）关键技术：从硅通孔TSV改成玻璃通孔TGV。
来源：《芯片三维互连技术及异质集成研究进展》，东兴证券研究所
而对于有机基板相比，玻璃基板具有：
（4）可将图案变形减少50%。提高光刻的焦深并确保半导体制造更加精密和准确。
但同时，玻璃基板也有着自己的局限性，玻璃基板硬度大、脆性高的特点增加了加工难度。此外，在玻璃基板复杂的生产过程中，需高精度的工艺和设备，对技术要求极高。同时，作为新生事物，玻璃基板的市场接受度也有待提高。
来源：《芯片三维互连技术及异质集成研究进展》
在玻璃基板的备受关注的当下，作为其关键技术的TGV玻璃通孔技术也无疑被产业所重视，与硅通孔TSV相比，玻璃通孔TGV的优势主要体现在以下几方面：
（1）低成本：大尺寸超薄面板玻璃易于获取，及不需要沉积绝缘层，玻璃转接板的制作成本大约只有硅基转接板的1/8。而硅通孔制作采用硅刻蚀工艺，随后需氧化绝缘层、薄晶圆的拿持等技术。
（2）优良的高频电学特性：玻璃是绝缘体材料，介电常数只有硅的1/3左右，损耗因子比硅低2～3个数量级，使衬底损耗和寄生效应大大减小，有效提高传输信号的完整性。硅属半导体材料，传输线在传输信号时，信号与衬底材料有较强的电磁耦合效应，衬底中产生涡流现象，信号完整性较差。
（3）工艺流程简单：不需要在衬底表面及内壁沉积绝缘层，且超薄转接板不需要二次减薄。
（4）机械稳定性强：当转接板厚度小于100μm时，翘曲仍较小。
（5）大尺寸超薄玻璃衬底易于获取：康宁、旭硝子以及肖特等玻璃厂商可以量产超大尺寸（大于2 m×2 m）和超薄（小于50μm）的面板玻璃及超薄柔性玻璃材料。
（6）应用领域广泛：除在高频领域外，透明、气密性好、耐腐蚀等性能优点使其在光电系统集成、MEMS封装领域有巨大应用前景。
但是同时，TGV技术也面临着TGV 技术面临的关键问题是没有类似硅的深刻蚀工艺，难以快速制作高深宽比的玻璃深孔等问题。
来源：《芯片三维互连技术及异质集成研究进展》
传统的喷砂法、湿法刻蚀法和激光钻孔法等都存在一定局限性。等离子体干法刻蚀技术控制精度高，刻蚀表面平整光滑，垂直度好，常用于刻蚀高深宽比结构，但各向同性刻蚀严重。由于玻璃衬底上掩膜沉积工艺的限制，在深孔刻蚀时，需要一定的刻蚀选择比。在保证侧壁垂直性与刻蚀选择比的同时提高玻璃刻蚀速率成为目前研究的难点。
而TGV技术的电镀时间和成本高、衬底与金属层间易分层也是限制其发展的问题。TGV的高质量填充技术，与TSV不同，TGV孔径相对比较大且多为通孔，电镀时间和成本将增加；且与硅材料相比，玻璃表面平滑，与常用金属（如Cu）的黏附性较差，容易造成玻璃衬底与金属层之间的分层现象，导致金属层卷曲，甚至脱落等现象。
对于半导体行业来说，玻璃基板是下一代先进芯片制造的重要技术，TGV作为玻璃基板的核心工艺技术，还有着很大的市场空间去挖掘。根据业界在玻璃基板上的进展，玻璃基板有望在2026年实现量产。量产只是开始，玻璃基板量产后还需要不断完善与TGV相关封装技术的组合，同时在成本和良率上经过验证，才能确立起在下一代先进芯片制造中的重要地位。
来源：半导体在线
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