中國粉體網(wǎng)訊  在科技日新月異的當(dāng)下，芯片技術(shù)持續(xù)迭代升級，其中封裝技術(shù)的創(chuàng)新對芯片性能的提升起著關(guān)鍵作用。2.5D封裝技術(shù)作為前沿的封裝方式備受矚目，而玻璃通孔（TGV）技術(shù)更是為2.5D封裝注入了新活力。接下來，讓我們深入了解基于TGV技術(shù)的2.5D封裝。​

2.5D封裝

傳統(tǒng)的芯片封裝方式主要是2D封裝，即芯片在一個平面上進(jìn)行布局和連接。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種封裝方式在提高芯片集成度和性能方面逐漸遇到瓶頸。而2.5D封裝則是在2D封裝的基礎(chǔ)上，引入了一個中介層，實(shí)現(xiàn)了芯片在一個近似三維的空間內(nèi)進(jìn)行連接和布局。簡單來說，2.5D封裝就是把多個芯片放置在一個中介層之上，通過中介層實(shí)現(xiàn)芯片之間以及芯片與外部電路的連接，有點(diǎn)像是在芯片們之間搭建了一座“立交橋”，讓信號能夠更高效地傳輸。

2.5D玻璃中介層 來源：云天半導(dǎo)體

TGV技術(shù)​

TGV技術(shù)，簡單來說，就是在玻璃基板上打造垂直的電氣互連通道。其制作流程包含多個精細(xì)環(huán)節(jié)。首先，以高品質(zhì)硼硅玻璃、石英玻璃等作為基礎(chǔ)材料，接著通過種子層濺射，在玻璃表面覆蓋一層薄薄的導(dǎo)電種子層；隨后進(jìn)行電鍍填充，讓金屬（比如銅）填滿預(yù)先設(shè)計好的孔道，形成導(dǎo)電通路；再利用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝，使玻璃基板表面變得平整光滑，確保后續(xù)工藝的順利開展；最后通過RDL再布線和bump工藝引出，成功實(shí)現(xiàn)3D互聯(lián)。​

TGV技術(shù)在2.5D封裝中的獨(dú)特作用​

構(gòu)建高效信號傳輸橋梁：在2.5D封裝里，多個芯片被安置在中介層之上。當(dāng)采用TGV技術(shù)時，玻璃中介層憑借其內(nèi)部的TGV通孔，為芯片之間以及芯片與外部電路搭建起高效的連接通道。相比傳統(tǒng)的2D封裝，信號無需在平面上迂回傳輸，而是能夠借助TGV實(shí)現(xiàn)近乎直線的快速傳輸，大大縮短了傳輸路徑，進(jìn)而顯著提升信號傳輸速率，降低信號延遲。

實(shí)現(xiàn)超高密度集成：TGV技術(shù)能夠在有限的玻璃基板空間內(nèi)，打造出數(shù)量眾多且間距極小的通孔，這一特性使得2.5D封裝在單位面積上能夠?qū)崿F(xiàn)更高密度的芯片連接。以高端服務(wù)器芯片為例，借助TGV技術(shù)，多個處理器核心、大容量緩存芯片以及各類輸入/輸出（I/O）芯片得以緊湊地集成在一個封裝內(nèi)，極大地提升了芯片的整體集成度，讓單個封裝能夠承載更多的功能，為構(gòu)建強(qiáng)大的計算系統(tǒng)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。​

技術(shù)優(yōu)勢顯著

卓越的高頻電學(xué)性能：玻璃材料屬于絕緣體，其介電常數(shù)大約僅為硅材料的三分之一，損耗因子更是比硅材料低2-3個數(shù)量級。這一特性使得基于TGV技術(shù)的2.5D封裝在高頻信號傳輸時，襯底損耗和寄生效應(yīng)大幅降低，能夠出色地保證傳輸信號的完整性。在5G通信領(lǐng)域，信號頻率極高，對信號傳輸?shù)姆�(wěn)定性和準(zhǔn)確性要求極為苛刻。采用TGV技術(shù)的2.5D封裝能夠完美契合這一需求，有效減少信號失真和干擾，保障5G通信的高速、穩(wěn)定運(yùn)行。​

成本優(yōu)勢盡顯：一方面，Corning、Asahi以及SCHOTT等玻璃廠商能夠提供超大尺寸（超過2m×2m）和超�。ㄐ∮�50µm）的面板玻璃以及超薄柔性玻璃材料，大尺寸超薄面板玻璃易于獲取，且制作玻璃轉(zhuǎn)接板時不需要沉積絕緣層，使得玻璃轉(zhuǎn)接板的制作成本大約僅為硅基轉(zhuǎn)接板的八分之一。另一方面，TGV技術(shù)的工藝流程相對簡單，不需要在襯底表面及TGV內(nèi)壁沉積絕緣層，在超薄轉(zhuǎn)接板制作中也不需要減薄工序，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。這使得基于TGV技術(shù)的2.5D封裝在大規(guī)模應(yīng)用時，能夠有效控制成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。​

出色的機(jī)械穩(wěn)定性：即便玻璃轉(zhuǎn)接板的厚度小于100µm，其翹曲程度依然較小。這種出色的機(jī)械穩(wěn)定性為芯片封裝提供了可靠的物理基礎(chǔ)，確保在復(fù)雜的工作環(huán)境下，芯片之間的連接依然穩(wěn)固，不會因基板的變形而影響性能，大大提高了封裝的可靠性和耐用性。例如，廈門大學(xué)于大全團(tuán)隊(duì)將金剛石直接集成到芯片背面,并與玻璃基板進(jìn)行異質(zhì)集成構(gòu)建了一個高效的散熱系統(tǒng)。該研究采用納米層Cu/Au重結(jié)晶的低溫連接技術(shù),將金剛石與硅芯片鍵合,并將此結(jié)構(gòu)封裝到玻璃基板上。玻璃基板作為中介層,其低熱膨脹系數(shù)與硅芯片的良好匹配有效減少了熱循環(huán)過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

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金剛石-芯片-玻璃中介層封裝集成和熱測試  來源:Zhong.Heterogeneous integration of diamond-on-chip-on-glass interposer for efficient thermal management.

參考來源:

云天半導(dǎo)體官網(wǎng)

馬千里.2.5D封裝關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展

Zhong.Heterogeneous integration of diamond-on-chip-on-glass interposer for efficient thermal management.

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)

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