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新技术之争!玻璃通孔重新定义封装基板,一文看懂产业链......

作者:金融财学堂

摘要:铜缆下一个?

技术及成本因素推动芯片产业迈入后摩尔时代,而先进封装已经为后摩尔时代集成电路技术发展的一条重要路径。

先进封装分两大类型:XY平面延伸及Z轴垂直堆叠。

先进封装的定义是采用了先进的设计思路和先进的集成工艺,对芯片进行封装级重构,并且能有效提系统高功能密度的封装。

①基于XY平面延伸的先进封装技术,主要通过RDL(ReDistribution Layer,重布线层工艺)进行信号的延伸和互连;

②基于Z轴延伸的先进封装技术,主要是通过TSV(Through Silicon Via,硅通孔)进行信号延伸和互连。

TSV技术实现Z轴电气延伸和互连。

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TSV技术

TGV,Through Glass Via,是穿过玻璃基板的垂直电气互连。与TSV(Through Silicon Via)相对应,作为一种可能替代硅基板的材料被认为是下一代三维集成的关键技术。

通过TSV技术,可以将多个芯片进行垂直堆叠并互连。

按照集成类型的不同分为2.5D TSV和3D TSV,2.5D TSV指的是位于硅转接板(Silicon Inteposer)上的TSV,3D TSV 是指贯穿芯片体之中,连接上下层芯片的TSV。

在3D TSV中,芯片相互靠近,所以延迟会更少,且互连长度缩短,能减少相关寄生效应,使器件以更高的频率运行,从而转化为性能改进,并更大程度的降低成本。

TSV的尺寸范围比较大,大超过100um,小的小于1um。随着工艺水平提升,TSV可以越做越小,密度越来越大,目前最先进的工艺,可在1平方毫米硅片上制作10万~100万个TSV。

相较硅基转接板,玻璃转接板优势显著。

玻璃转接板有6大优势:低成本、优良的高频电学特性、大尺寸超薄玻璃衬底易于获取、工艺流程简单、机械稳定性强、应用领域广泛。

TGV工艺流程:成孔/填孔为两大核心环节,技术难度较高,目前主要有以下方法。

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全球格局

英特尔旗帜鲜明地用玻璃基板讨伐硅基板得到了业界对玻璃通孔(TGV)技术及基板性能的极大兴趣和未来憧憬。

今后,英特尔将生产面向数据中心的系统级封装(SiP),具有数十个小瓦片(tile),功耗可能高达数千瓦,且需要非常密集的Chiplet互连,同时确保整个封装在生产过程中或使用过程中不会因热量而弯曲。

国内方面厦门大学电子科学与技术学院于大全教授团队利用玻璃通孔和原子层沉积工艺制作的一款低损耗、高电容密度的三维电容器。

目前全球TGV市场份额高度集中,核心技术、高端产品仍掌握着国外先进企业中。

据News Channel Nebraska Central 2022年数据,美国是最大的玻璃通孔 (TGV) 晶圆市场,拥有约 46% 的市场份额。欧洲紧随其后,约占25%的市场份额。

在玻璃通孔(TGV)晶圆市场的主要参与者中,康宁保持了排名第一的位置。康宁占据全球TGV晶圆产值市场份额的26%。

算上康宁,在加上 LPKF、Samtec、Kiso Micro Co.LTD、Tecnisco等,全球前五名厂商占有率超过70%。

在国产替代以及政策的鼓励下,国内具有很大的发展空间。

(汇总相关产业链企业,非推荐)

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