英特爾是如何實現玻璃基板的？

在今年9月，英特爾宣布率先推出用于下一代先進封裝的玻璃基板，并計劃在未來幾年內向市場提供完整的解決方案，從而使單個封裝內的晶體管數量不斷增加，繼續推動摩爾定律，滿足以數據為中心的應用的算力需求。

雖然玻璃基板對整個半導體行業而言并不陌生，但憑借龐大的制造規模和優秀的技術人才，英特爾將其提升到了一個新的水平。近日，英特爾封裝測試技術開發（Assembly Test Technology Development）部門介紹了英特爾為何投入探索玻璃基板，及如何使這項技術成為現實。

算力需求驅動先進封裝創新

對摩爾定律的發展而言，先進封裝意義重大。對功能和性能都更強大的處理器的需求，推動了多芯片集成技術的誕生，讓封裝從處理器完整設計中的一個基本步驟升級為其關鍵要素。

先進封裝技術的突破體現在了多芯片處理器產品中，這類處理器集成了一系列芯片，其設計理念就是讓多個芯片協同工作。

在封裝中，基板的主要作用是連接和保護內部的諸多芯片。基板可以比作一個“空間轉換器”，納米級的芯片通過微米級的焊盤（bond pads）與基板相連，基板再將這些焊盤轉換為主板上的毫米級互連。為了實現這一點，基板需要保持平坦，能夠高精度的處理輸入電流和高速信號。

玻璃基板的相對優勢

在過去20多年的時間里，打造基板所用的主要材料是有機塑料，但隨著單個封裝內的芯片和連線數量越來越多，有機基板正在接近物理極限。

因此，用玻璃基板替代有機基板的想法正在半導體行業內得到普遍認同。玻璃基板在各個方面都表現得更好，更平整（對于將平坦的硅片連接到非常平坦的主板上而言很重要），更堅硬（能夠更好地容納越來越多、越來越小的線），也更穩固。

除了在基本功能上表現得更好之外，玻璃基板還有望使互連密度和光互連集成度提高10倍，讓未來的芯片可以更快地處理更多數據。

應對玻璃基板的技術挑戰

技術開發并非易事，總會遇到很多未知的困難，用玻璃基板取代有機基板也是如此。

在技術層面，這些挑戰包括：弄清楚采用什么樣的玻璃更有效；如何將金屬和設備分層，以添加微孔并布線；在完成裝機后，如何在產品的整個生命周期內更好地散熱和承受機械力。

此外，還很多更實際的問題：如何使玻璃的邊緣不易開裂；如何分割大塊玻璃基板；在工廠內運輸時，如何保護玻璃基板不從傳送帶或滾筒上彈下來或飛出去。

為了應對這些非同尋常的挑戰，實現可用于下一代先進封裝的玻璃基板技術，英特爾封裝測試技術開發部門中一個專門的團隊投入了數年時間，進行了大量調試工作，成功解決了采用玻璃材料帶來的諸多問題，實現了開創性技術和材料的妥善結合。

未來，玻璃基板技術不僅將用于英特爾產品中，還將通過英特爾代工服務（Intel Foundry Service）向外部客戶開放。隨著封裝測試技術開發部門不斷完善相關技術組合，英特爾正在規劃第一批采用玻璃基板的內部和代工產品。