玻璃基板方案是CPO技术中最具颠覆潜力的新兴路线,其核心在于利用玻璃材料的独特物理特性实现光电融合的极致集成。该方案以TGV(Through-Glass Via,玻璃通孔)技术为关键使能工艺,结合玻璃本征的光学透明性和高频电学优势,构建新一代光电共封装平台。
单层玻璃+IOX波导集成方案以康宁(Corning)公司的技术路线为代表:在单块玻璃基板中同时实现TGV电气互连和嵌入式光波导,通过离子交换工艺在玻璃表面形成低损耗光波导(传输损耗<0.1 dB/cm),利用玻璃的透明性实现光信号的水平路由和垂直耦合,从而将PIC、EIC、激光器等组件单片集成于玻璃平台之上。该方案的最大优势在于光电融合的天然适配性:玻璃材料在可见光至红外波段(850nm-1550nm)具有极高的透射率(>90%),且折射率可通过成分调节精确控制,为光波导的制备提供了理想载体;同时,TGV技术可实现与TSV相当的高密度垂直互连,而无需担心衬底损耗问题。其优势体现在:
  • 超高速电互连:玻璃的介电常数(~3.8)仅为硅的1/3,损耗因子比硅低2-3个数量级,可支持数百GHz级的高速信号传输,完美匹配200G SerDes乃至400G SerDes的带宽需求;
  • 光电融合集成:玻璃的透明性和IOX波导工艺使光信号路由与电信号互连可在同一基板内完成,消除了传统CPO中光纤阵列与电基板分离对接的复杂结构,显著降低了封装尺寸和光耦合损耗。
▲ CPO模组:TGV玻璃基板+金属化+IOX波导
森丸电子TGV玻璃基板方案
森丸电子通过长期的设备选型与持续工艺迭代,已经解决了TGV制造工艺与光电融合集成的关键挑战,包括:成孔技术、金属化填充、界面可靠性、IOX光波导+TGV协同、热管理、翘曲控制、缺陷检测等各环节:
▲ 森丸电子TGV玻璃基板产品用于CPO模组
▲ TGV玻璃基板应用于CPO的核心技术挑战
目前森丸公司拥有完整的晶圆级TGV玻璃基板+金属化技术能力,通过与行业头部客户的验证导入,积累了高良率以及可靠性经验:
  • CMP后台阶dishing工艺控制;
  • 5P5M金属互联层热仿真与应力优化,TGV 热匹配管理优化准则输出;
  • TGV玻璃深腔开槽及多层RDL工艺解决方案;
  • TGV上集成RCL无源器件,协同客户器件与微系统开发;
  • 低损介质材料选择满足高频高速应用。
 
TGV玻璃基板更多应用

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作者 808, ab