玻璃芯与 RDL 中介层：准备好迎接黄金时段了吗？

随着摩尔定律预测的传统晶体管的缩小变得越来越困难和昂贵，半导体开发的新前沿是找到将不同类型的芯片组合到一个封装中的方法，以制造更小、更快、更高效、更可靠的集成系统。

但是，这些芯片应该安装并互连在哪种基板上呢？需要一个足够大的基板来容纳多个芯片小片，并且它还必须具有高水平的刚性和平整度、低热膨胀和低电损耗。

近年来，两种不同的基板技术——玻璃芯材料和模塑重分布层 (RDL)——一直是研究的焦点。在最近举行的第75届2025 IEEE电子元件和技术年会 (ECTC) 上，一场特别会议反映了这种研究兴趣。

“在过去的四分之三个世纪里，ECTC及其前身一直是全球领先的微电子封装和元件科学技术进步论坛，”ECTC 2025项目主席兼罗伯特·博世有限公司首席专家/研发项目负责人Przemyslaw Gromala表示。“今年举办的玻璃芯与RDL中介层的特别会议强调了对更优质基板的迫切需求，以支持人工智能(AI)、高性能计算(HPC)、先进的片上系统(SoC)和其他快速增长的应用。”

小组主持人兼 TechSearch International 总裁 Jan Vardaman 表示：“ECTC 专家小组探讨了当今半导体封装领域最重要的一个领域所面临的主要挑战和机遇。小组成员介绍了各自关注领域的最新进展，并就这些技术的发展现状、发展速度以及每种基板技术最适合的应用类型发表了自己的看法。”

玻璃芯基板具有较低的热膨胀系数 (CTE)，因此在高温下具有较低的翘曲度和尺寸稳定性。它们还支持用于高密度互连的细间距和高纵横比通孔，并且电气损耗较低。然而，诸如无裂纹单片化和高层数生产等挑战仍然存在。此外，板级可靠性仍在研究中，并且缺乏相对成本的经济数据。

与此同时，模塑RDL基板目前已实现大批量生产；其极薄的特性使其对可穿戴设备和其他小型设备极具吸引力；并且在较低的输入/输出 (I/O) 数量下仍具有良好的电气性能。附着在增层基板上的RDL中介层已投入生产，用于AI推理和训练以及高端网络交换机等高性能应用。

ECTC 2025 特别会议“玻璃芯与 RDL 中介层：准备好迎接黄金时段了吗？”

探讨了每种技术如何满足日益增长的对更高性能、更大尺寸器件和更高互连密度的需求。会议探讨了潜在大批量解决方案的经济和技术问题，涵盖设计、材料、工艺/设备和计量。

Zia Karim（Yield Engineering Systems）和Thom Gregorich（蔡司）共同主持了本次会议。小组成员包括Richard Bae（三星电机）、Gang Duan（英特尔）、Curt Jackson（凸版印刷）、Akira Tamura（FICT Ltd.）、Kathy Yan（台积电）和Brett Wilkerson（AMD）。

三星的Bae介绍了在玻璃芯上构建层（build-up layer）的开发情况，该层采用40µm激光制造的玻璃通孔（TGV）。他表示，目前已制造出800µm厚的玻璃芯；已演示了640µm厚芯、80mm x 80mm封装尺寸的八层结构；目前正致力于600µm芯厚的研发。他表示，一条中试生产线预计将于2025年第二季度完工，并有望在年底前推出105mm x 105mm封装，芯厚为840µm。他指出，目前板级和系统级的可靠性尚不清楚，生产线计划于2027年投产。 

英特尔的段先生表示，嵌入式多芯片互连桥接 (EMIB) 和玻璃芯基板将共存。他介绍了英特尔演示的玻璃芯基板，该基板具有多层构建层和位于核心的TGV，纵横比为1:20。他呼吁业界发展玻璃封装生态系统。

Toppan 公司的 Jackson 介绍了满足市场对数据流量增长和低功耗需求的路线图，即在不久的将来从玻璃芯过渡到 2030 年代的有机 RDL。他指出，挑战包括玻璃芯的背面开裂和二级可靠性，以及对更完整、更稳健的供应链的需求。他介绍了 Toppan 在玻璃芯封装、玻璃中介层以及带 RDL 的玻璃中介层方面的工作。对于针对共封装光学器件的玻璃芯倒装芯片球栅阵列 (FCBGA)，他强调高平整度至关重要，Toppan 一直在研究通过固化和光刻方法来降低玻璃应力的方法。

FICT的Tamura介绍了其在单层压步骤中使用胶料堆叠多层玻璃芯层的工艺。粘合剂的使用起到了应力缓冲的作用，有助于最大限度地减少树脂和玻璃之间的CTE差异，并改进了切割方法以降低应力。他指出，功率传输得到了改进，并表示多层玻璃芯比单层玻璃芯提供了更大的设计灵活性。

台积电的颜女士提醒听众，采用RDL技术的封装已投入生产十余年，并介绍了基于有机RDL技术的先进封装的优势，重点介绍了其集成SoC、存储器、无源元件和硅光子器件的能力。她指出，有机RDL技术具有良好的电气性能、高良率、高可靠性，并且能够扩大规模以适应高性能计算（HPC）或缩小规模以适应边缘设备应用。此外，该有机RDL技术还可以与玻璃芯基板集成，以用于未来的先进封装应用。她表示，台积电已在CoWoS-R上验证了多达九层的工艺，并演示了多达11层的部件。更高的层数表明工艺良率更高，并且翘曲和应力也更易于控制。

AMD 的 Wilkerson 讨论了玻璃面板作为载体的优势，表示其机械稳定性（平整度、低且可调的 CTE、低翘曲）为基于面板尺寸的大批量、低成本制造提供了可能性。