玻璃基板有助于克服有機(jī)材料的局限性，使未來數(shù)據(jù)中心和人工智能產(chǎn)品所需的設(shè)計(jì)規(guī)則得到數(shù)量級的改進(jìn)。
英特爾宣布在業(yè)內(nèi)率先推出用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板，計(jì)劃在未來幾年內(nèi)向市場推出。這一突破性進(jìn)展將使單個(gè)封裝內(nèi)的晶體管數(shù)量不斷增加，繼續(xù)推動(dòng)摩爾定律，滿足以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用的算力需求。
英特爾公司高級副總裁兼組裝與測試技術(shù)開發(fā)總經(jīng)理Babak Sabi表示;“經(jīng)過十年的研究，英特爾已經(jīng)領(lǐng)先業(yè)界實(shí)現(xiàn)了用于先進(jìn)封裝的玻璃基板。我們期待著提供先進(jìn)技術(shù)，使我們的主要合作伙伴和代工客戶在未來數(shù)十年內(nèi)受益。“
組裝好的英特爾玻璃基板測試芯片的球柵陣列(ball grid array)側(cè)
與目前采用的有機(jī)基板相比，玻璃具有獨(dú)特的性能，如超低平面度(flatness)、更好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，從而能夠大幅提高基板上的互連密度。這些優(yōu)勢將使芯片架構(gòu)師能夠?yàn)?a href="http://www.picoinsstore.com/AI_1.html" target="_blank" class="keylink">AI等數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載打造高密度、高性能的芯片封裝。英特爾有望在未來幾年內(nèi)向市場提供完整的玻璃基板解決方案，從而使整個(gè)行業(yè)在2030年之后繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律。
到2020年代末期，半導(dǎo)體行業(yè)在使用有機(jī)材料的硅封裝中微縮晶體管的能力可能將達(dá)到極限，因?yàn)橛袡C(jī)材料耗電量更大，而且存在收縮和翹曲等限制。晶體管微縮對半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展而言至關(guān)重要，因此，采用玻璃基板是邁向下一代半導(dǎo)體可行且必要的一步。
組裝好的英特爾玻璃基板測試芯片的裸片裝配(multi die assembly)側(cè)
隨著對更強(qiáng)大算力的需求不斷增長，以及半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入在封裝中集成多個(gè)芯粒的異構(gòu)時(shí)代，封裝基板在信號傳輸速度、供電、設(shè)計(jì)規(guī)則和穩(wěn)定性方面的改進(jìn)變得至關(guān)重要。與目前使用的有機(jī)基板相比，玻璃基板具有卓越的機(jī)械、物理和光學(xué)特性，可以在封裝中連接更多晶體管，提供更高質(zhì)量的微縮，并支持構(gòu)建更大的芯片組(即“系統(tǒng)級封裝”)。芯片架構(gòu)師將有能力在一個(gè)封裝中以更小的尺寸封裝更多的芯粒模塊，同時(shí)以更靈活、總體成本和功耗更低的方式實(shí)現(xiàn)性能和密度的提升。
玻璃基板測試單元
在用途方面，玻璃基板最先將被用于其更能發(fā)揮優(yōu)勢的地方，即需要更大尺寸封裝和更快計(jì)算速度的應(yīng)用和工作負(fù)載，包括數(shù)據(jù)中心、AI、圖形計(jì)算等。
玻璃基板可耐受更高的溫度，將變形(pattern distortion)減少50%，并具有極低的平面度，可改善光刻的聚焦深度(depth of focus)，還達(dá)到了實(shí)現(xiàn)極緊密的層間互連疊加所需的尺寸穩(wěn)定性。由于這些獨(dú)特的性能，玻璃基板上的互連密度有望提升10倍。此外，玻璃機(jī)械性能的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了非常高的超大尺寸封裝良率。
玻璃基板對更高溫度的耐受性，也讓芯片架構(gòu)師能夠更靈活地設(shè)置電源傳輸和信號路由設(shè)計(jì)規(guī)則，因?yàn)樗诟邷囟认碌墓ぷ髁鞒讨?，提供了無縫集成光互連器件和將電感器和電容器嵌入玻璃的能力。因此，采用玻璃基板可以達(dá)成更好的功率傳輸解決方案，同時(shí)以更低的功耗實(shí)現(xiàn)所需的高速信號傳輸，有助于讓整個(gè)行業(yè)更接近2030年在單個(gè)封裝內(nèi)集成1萬億個(gè)晶體管的目標(biāo)。
測試用玻璃芯基板
此次技術(shù)突破，源于英特爾十余年來對玻璃基板作為有機(jī)基板替代品的可靠性的持續(xù)研究和評估。在實(shí)現(xiàn)用于下一代封裝的技術(shù)創(chuàng)新方面，英特爾有著悠久的歷史，在20世紀(jì)90年代引領(lǐng)了業(yè)界從陶瓷封裝向有機(jī)封裝的過渡，率先實(shí)現(xiàn)了無鹵素和無鉛封裝，并發(fā)明了先進(jìn)的嵌入式芯片封裝技術(shù)和業(yè)界領(lǐng)先的主動(dòng)式3D封裝技術(shù)。因此，從設(shè)備、化學(xué)品和材料供應(yīng)商到基板制造商，英特爾能夠圍繞這些技術(shù)建立起一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。
英特爾在業(yè)界率先推出用于先進(jìn)封裝的玻璃基板，延續(xù)了近期PowerVia和RibbonFET等技術(shù)突破的良好勢頭，展現(xiàn)了英特爾對Intel 18A制程節(jié)點(diǎn)之后的下一個(gè)計(jì)算時(shí)代的預(yù)先關(guān)注和展望。英特爾正朝著 2030 年在單個(gè)封裝上集成 1 萬億個(gè)晶體管的目標(biāo)前進(jìn)，而包括玻璃基板在內(nèi)的先進(jìn)封裝技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新將有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
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