英特爾展示先進玻璃基板封裝工藝，目標實現單一封裝萬億晶體管

美國當地時間9月18日，英特爾宣布推出業(yè)界首款用于下一代先進封裝的玻璃基板，計劃在2026年至2030年量產。

這一突破性成就將使單一封裝納入更多的晶體管，并繼續(xù)推進摩爾定律，促成以數據為中心的應用。市場人士表示，英特爾在這方面的突破，也將使得近期市場上討論度很高的硅光子技術發(fā)展有了重要的進展。

英特爾介紹稱，與目前主流的有機基板相比，玻璃具有獨特的特性，例如超低平坦度、更好的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，從而使基板中的互連密度更高。這些優(yōu)勢將使芯片架構師能夠為人工智能(AI)等數據密集型工作負載創(chuàng)建高密度、高性能芯片封裝。

另外，到2030年之前，半導體產業(yè)很可能會達到使用有機材料在硅封裝上延展晶體管數量的極限，有機材料不僅更耗電，并且有著膨脹與翹曲等限制。半導體業(yè)的進步和發(fā)展依賴不斷延展，而玻璃基板是下一代半導體確許可行且不可或缺的進展。而隨著對更強大運算的需求增加，以及半導體業(yè)進入在一個封裝中使用多個“小芯片”（chiplets）的異質架構時代，提升信號傳輸速度、功率傳輸、設計規(guī)則和封裝基板穩(wěn)定度將至關重要。

英特爾指出，而與如今使用的有機基板相比，玻璃基板具有卓越的機械、物理和光學特性，在單一封裝中可連接更多晶體管，提高延展性并能夠組裝更大的小芯片復合體（稱為“系統(tǒng)級封裝”）。芯片架構師將能夠在一個封裝上以更小的面積封裝更多芯片塊（也稱為小芯片），同時以更高的彈性和更低的總體成本和功耗實現性能和增加密度。因此，玻璃基板將最先被導入效用最顯著的市場，也就是需要更大體積封裝（即數據中心、AI、繪圖處理）和更高速度的應用和工作上。

事實上，玻璃基板可以承受更高的溫度，圖案變形（pattern distortion）降低50%，超低平坦度可加大微影制程的焦距深度，并且具有極其緊密的層間互聯覆蓋所需的尺寸穩(wěn)定性。由于這些獨特的特性，玻璃基板上的互聯密度可以提高10倍。此外，玻璃的機械特性更高，可以實現高組裝良率的超大型封裝。

而且，玻璃基板的高溫耐受度，讓芯片架構師在制定功率傳輸和信號路由的設計規(guī)則時保有彈性，能夠無縫集成光學互聯，以及在更高溫度制程下將電感器和電容器嵌入到玻璃中加工。如此可以提供更好的功率傳輸解決方案，不僅大幅降低功耗且能實現所需的高速信號傳輸。上述諸多優(yōu)勢有助于半導體業(yè)更接近2030年在單一封裝納入1兆個晶體管的目標。

英特爾已在玻璃基板技術上投入了大約十年時間，目前在美國亞利桑那州擁有一條完全集成的玻璃研發(fā)線。該公司表示，這條生產線的成本超過10億美元，為了使其正常運行，需要與設備和材料合作伙伴合作，建立一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。業(yè)內只有少數公司能夠負擔得起此類投資，而英特爾似乎是迄今為止唯一一家開發(fā)出玻璃基板的公司。

與任何新技術一樣，玻璃基板的生產和封裝成本將比經過驗證的有機基板更昂貴。英特爾目前還沒有談論產量。如果產品開發(fā)按計劃進行，該公司打算在本十年晚些時候開始出貨。第一批獲得玻璃基板處理的產品將是其規(guī)模最大、利潤最高的產品，例如高端HPC（高性能計算）和AI芯片，隨后逐步推廣到更小的芯片中，直到該技術可用于英特爾的普通消費芯片。