为了重振摩尔定律，英特尔决定使用玻璃来连接芯片

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这两年，摩尔定律已死的说法广为流传。

但先别急着钉棺材板，因为根据最新消息，它可能会复活。 。 。

复活摩尔定律的不是一个奇特的小玩意，而是我们每天都能使用的玻璃。

近日，英特尔在其官网发布消息称，其下一代先进封装基板计划采用玻璃代替有机材料。

原因并不是玻璃更便宜或者看起来更好，而是他们发现使用玻璃作为基材的瓷砖性能比有机材料好得多。

更直观的来说，使用玻璃作为芯片基板有两个优点：

一是提高芯片内信号传输的效率，二是大幅提高芯片的密度，从而提供更好的性能。

在大型模型疯狂增长、计算能力供不应求的情况下，这是个好消息。

英特尔官方还大胆宣称，到 2030 年，他们将能够在单个封装上扩展至 1 万亿个晶体管。

世超画出了摩尔定律曲线。封装中晶体管的电流限制仅为 1340 亿个。与苹果的M2 Ultra芯片相比，1万亿的数字几乎高出10倍。

如果我们从图表上检查一下，它与摩尔定律非常一致。 。 。

看到这里，我想大家可能都会有这样的想法：玻璃不是什么稀有材料，但它真的有这么好的性能吗？

在回答这个问题之前，我们首先要了解一下芯片基板的基础知识。

芯片基板是封装最后一步的主角。用于固定上一步从晶圆上切下来的芯片（Dies）。附着在基板上的芯片越多，整个芯片自然拥有的晶体管就越多。

例如，整个打包的图块对应于一个城市。如果基板上的芯片是一座摩天大楼，那么基板对应的是串联连接这些建筑物的公共交通，而晶体管就是居住在建筑物内的人。

要让更多的人进入晶体管，也就是整个城市，只有两种方法：

一是在现有公共交通资源下做好城市规划，相当于提高了芯片封装的工艺。

另一个是建造更多、更高的建筑物。前提是城市公共交通系统必须全面升级。相应的解决办法是改变基板的材质。

当然，在芯片封装开发过程中，这两种方法是交替进行的。

自20世纪70年代诞生以来，芯片基板材料经历了两次迭代。最初的芯片基板依靠引线框架来固定晶圆。

英特尔4004芯片

Intel 4004芯片基板

20世纪90年代，陶瓷基板因其更好的密封性和良好的导热性逐渐取代了早期的金属框架。然后到了2000年代，出现了我们现在最常见的有机材料基板。

与陶瓷基板相比，有机材料基板不需要烧结，加工难度较低，也有助于高速信号传输。

迄今为止，有机材料基材被视为瓷砖领域的领先者。

但有机材料也有缺点，那就是它们与晶圆之间的热膨胀系数相差太大。

温度低一点还好，但只要温度太高一点，变形一大一小，晶圆与衬底的连接就会断裂。

芯片烧坏了。 。 。

因此，为避免这种情况，有机基板的尺寸一般不要太大。

尺寸虽小，但如果想增加上面晶体管的数量，只要在工艺上下功夫即可。为此，业内厂商也使出了各种技巧。

从最初专注于扁平包装，我们开始涉足Jenga，即堆叠式包装。

现在，它在堆叠的包装中展开。经过多次迭代，已经达到了最先进的硅通孔技术（TSV），即堆叠硅芯片，然后通过孔将它们连接起来。

但现在，无论多么先进、多么惊人的封装技术，在摩尔定律的发展趋势面前都开始捉襟见肘。

以TSV技术为例。虽然它可以在一定程度上使晶体管的数量成倍增加，但它也有更高的技术要求，更不用说成本了。

另外，下一代封装技术的要求是封装尺寸必须超过120mm*120mm。

如上所述，由于有机基板由类似于合成树脂的材料制成，因此在加热时很容易弯曲。

如今，芯片的封装设计要求将芯片一颗一颗地组装在一起。发热是肯定无法避免的。如果你想制作更大的包装尺寸，使用有机材料绝对是不可能的。

现在将刀放置在有机基材的头上。不管怎样，这种生活迟早会被改变。

如何做以及谁可以做？

我们在一开始就已经给出了答案——玻璃。这里的玻璃并不是指使用纯玻璃作为基板，而是将之前基板的合成树脂类材料替换为玻璃，并且金属封边还在，如下图。

该玻璃显然不是我们日常使用的玻璃类型，而是将进行调整以制造出性能接近硅的玻璃。

与之前的有机材料相比，此次更换的玻璃主要关注其三大性能：机械性能、热稳定性和电性能。

首先是机械性能。玻璃基板在机械强度方面优于有机基板。

当玻璃作为基板材料时，会在玻璃上打孔以确保信号传输。由于玻璃材料非常平坦，更容易光刻或封装，因此在相同面积的情况下，在其上开孔的数量比有机材料上的开孔数量要多得多。

相当于说，用玻璃材料建造的公共交通会比用有机材料建造的公共交通更密集、线路更多。

据英特尔介绍，玻璃芯过孔之间的距离可以小于100微米，这直接将晶圆之间的互连密度提高了10倍。

随着互连密度的增加，同一面积内可以容纳更多的晶体管。

其次是热稳定性。玻璃基板不会因高温而扭曲或变形。

在特殊情况下，玻璃中还含有二氧化硅，其性质与硅相似，热膨胀系数也相似。即使温度过高，芯片和基板上的基板也会以相同的膨胀率一起变形。

最后，还有玻璃芯独特的电气性能。更准确的说，是玻璃开启后的电气性能。介电损耗会更低，从而导致更清晰的信号和电力传输。

这样，信号传输过程中的功率损耗就会减少，芯片的整体效率自然会得到提升。

这些性能的结合反映在最终的芯片中。如果采用玻璃芯基板封装，可放置的芯片数量比其他芯片多50%。

但还有一个问题。既然玻璃基板的性能比有机基板那么好，为什么不早点使用玻璃基板呢？

其实不是不想用，而是更换一种材料没那么容易。早期的探索、中期的研发以及后期的实施都需要花费金钱和时间。

以英特尔为例。它十年前开始开发玻璃芯基板，并花费了至少十亿美元。

目前的结果是一套测试工具已经组装完毕。玻璃芯基板的实际量产要等到2026年及以后。

当然，不仅仅是英特尔，整个行业的很多公司都在致力于玻璃基板的研发。毕竟，玻璃替代有机材料，业内已经有共识。

例如，半年多前，日本DNP也透露，他们正在开发玻璃基板来替代传统的树脂基板，而且他们还设定了一个小目标：到2027年，玻璃基板的销售额达到50亿日元。 。

最先进入玻璃基板行业的是SKC子公司Absolics。甚至去年，他们就投资了6亿美元，计划在佐治亚州卡温顿建一座工厂。

根据他们的计划，毫不奇怪，今年年底将生产小批量玻璃基板。当然，短期内，芯片基板市场的主流仍将是有机材料。毕竟技术迭代完成商业化还需要一个过渡期。技术成本、良率等都是厂商要解决的问题。

但可以肯定的是，有机材料在瓷砖基材舞台上的重要性将逐渐被玻璃取代。

撰稿：松鼠 编辑：江江&面条&小陈 封面：三狗

图片及数据来源：

英特尔官网

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