先進(jìn)封裝與先進(jìn)制程工藝是推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵技術(shù)，尤其是在人工智能推動(dòng)的算力暴漲而工藝節(jié)點(diǎn)微縮減緩的行業(yè)形勢(shì)下，先進(jìn)封裝為芯片更高計(jì)算能力、更低延遲和更高帶寬提供了支持，是行業(yè)發(fā)展的重要方向。
在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，玻璃基板現(xiàn)在是半導(dǎo)體基板材料的前沿?zé)狳c(diǎn)，玻璃基板卓越的機(jī)械、物理和光學(xué)特性成為最受關(guān)注的硅基板替代材料。和TSV類(lèi)似，與玻璃基板搭配的TGV技術(shù)，也成為了研究重點(diǎn)。
補(bǔ)足TSV短板的玻璃通孔TGV技術(shù)
在封裝技術(shù)中，TSV占據(jù)了非常重要的地位，原因是硅基板的2.5D和3D先進(jìn)封裝非他不可。TSV讓垂直堆疊多個(gè)芯片成為可能，是目前能提供硅基板內(nèi)部垂直電互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展迅速。
TSV帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)也很明顯，簡(jiǎn)單概括來(lái)說(shuō)，它提供了極高的電子元件集成度，有效減小封裝的幾何尺寸和封裝重量；同時(shí)由于TSV技術(shù)可以大幅度地縮短電互連的長(zhǎng)度，從而可以很好地解決信號(hào)延遲等問(wèn)題。
但是其工藝成本高，從刻蝕開(kāi)始的一系列工藝成本很難降低，同時(shí)硅基板材料本身在越來(lái)越小的空間中易出現(xiàn)信號(hào)完整度較差的問(wèn)題。
基板材料的發(fā)展風(fēng)向上玻璃基板賽道已經(jīng)開(kāi)始預(yù)熱，用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板成為繼續(xù)推動(dòng)摩爾定律以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用算力需求的助力，也成為最受關(guān)注的選擇。玻璃作為無(wú)機(jī)非金屬材料，其高硬度、高熔點(diǎn)、熱導(dǎo)性能良好的特性，是成為理想的芯片基板材料的基礎(chǔ)。
玻璃基板搭配的TGV玻璃通孔技術(shù)，和TSV類(lèi)似，得益于玻璃材料的特性，TGV能使損耗因子更低，進(jìn)而襯底損耗和寄生效應(yīng)得以更小，增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)耐暾?；而且薄面板玻璃易于獲取，在工藝上不需要TSV那么復(fù)雜的步驟，TGV的成本會(huì)低很多。
TGV在實(shí)現(xiàn)高密度集成的同時(shí)襯底損耗低，成本低也不高，應(yīng)用范圍更廣，可應(yīng)用于毫米波天線、射頻前端、芯片互聯(lián)、2.5/3D封裝等領(lǐng)域。
TGV實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)——成孔技術(shù)
實(shí)現(xiàn)玻璃芯的TGV目前主要難點(diǎn)是通孔成孔技術(shù)，對(duì)成孔技術(shù)的速度、精度、垂直度等細(xì)節(jié)要求很高。可行的成孔方案很多，如噴砂法、機(jī)械法、光敏玻璃法、聚焦放電法、等離子體刻蝕法、激光燒蝕法、電化學(xué)放電加工法、激光誘導(dǎo)刻蝕法。
噴砂法很簡(jiǎn)單成本也低，但是形成的通孔孔徑大、間距也大。光敏玻璃法可以制作出高密度、高深寬比的通孔，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)價(jià)格很貴，而且不同圖形間的精度區(qū)別很大。聚焦放電法成孔速度快，能做出高密度、高深寬比的通孔，但是通孔垂直度有缺陷。目前單一的工藝成孔技術(shù)都有其局限。
國(guó)內(nèi)有一些已經(jīng)在TGV技術(shù)上取得成果的技術(shù)方案，如森丸電子采用的激光改性加濕法化學(xué)工藝，能夠高效快速地實(shí)現(xiàn)高密度間距、小尺寸無(wú)損傷成孔，同時(shí)采用為種子層濺射加通孔銅電鍍地互聯(lián)填充工藝，能夠保證巨量微孔的完全填充。
帝爾激光推出的設(shè)備是通過(guò)激光誘導(dǎo)改質(zhì)加化學(xué)蝕刻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通孔成型，通過(guò)激光加速可控蝕刻技術(shù)，再基于改質(zhì)與非改質(zhì)區(qū)域的異向腐蝕速率特性，化學(xué)蝕刻形成一定深徑比、形貌可控的通孔。
對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)來(lái)說(shuō)，玻璃基板是下一代先進(jìn)芯片制造的重要技術(shù)，TGV作為玻璃基板的核心工藝技術(shù)，還有著很大的市場(chǎng)空間去挖掘。
