為了復活摩爾定律，英特爾決定用玻璃來連接芯片_風聞

這兩年，摩爾定律已死的説法是傳得沸沸揚揚。

但彆着急釘棺材板，因為照最近的消息來看，它可能又要活過來了。。。

讓摩爾定律復活的，不是什麼稀奇玩意兒，而是我們日常都能用到的玻璃。

最近，英特爾在官網上放出消息，説下一代先進封裝的基板，它們打算用玻璃替代有機材料。

理由呢，不是玻璃更便宜，也不是更好看，而是他們發現用玻璃做基板的芯片，比有機材料的性能好多了。

更直觀一點，用玻璃做芯片基板，有這麼兩個好處：

一個是提高芯片中信號傳輸的效率，另一個是明顯提高芯片的密度，進而拉動更好的性能。

這在大模型野蠻生長、算力緊缺的現在，算是重磅利好的消息了。

英特爾官方還放出豪言，説在在 2030 年之前，它們一個封裝上的晶體管就能擴展到 1 萬億個。

世超翻出摩爾定律的曲線圖，目前一個封裝的晶體管極限也就 1340 億個，來自蘋果的 M2 Ultra 芯片， 1 萬億個的數據和它相比，直接將近 10 倍。

再到曲線圖上對一下，還挺符合摩爾定律的。。。

看到這裏，我猜各位差友心裏可能犯這樣的嘀咕，玻璃也不是啥罕見的材料，它真有這麼大能耐？

在回答這個問題之前，我們得先了解一下芯片基板的基礎知識。

芯片基板，是進行最後一步封裝的主角，用來固定上一步從晶圓切好的晶片（ Die ），基板上固定的晶片越多，整個芯片的晶體管數量自然也就越多。

打個比方，整個封裝好的芯片相當於是一個城市，如果説基板上晶片是摩天大樓的話，那基板就相當於是串聯起這些大樓的公共交通，晶體管就是生活在大樓裏的人。

要讓晶體管也就是整個城市的人更多，就只有兩個辦法：

一個是在現有的公共交通資源下做好城市規劃，對應到芯片封裝中就是提高工藝。

另外一個就是蓋更多更高的樓，前提是城市的公共交通系統得全面升級，對應下來就是改變基板的材料。

當然在芯片封裝發展的過程中，這兩個方法是交替來着的。

從上世紀 70 年代開始起步到現在，芯片基板材料已經經歷了兩次迭代，最開始的芯片基板靠引線框架來固定晶片。

英特爾 4004 芯片

英特爾 4004 芯片基板

到了二十世紀 90 年代，因為有更好的密封性和良好的導熱性，陶瓷基板逐漸取代了之前的金屬引線框架，在然後在 00 年代，我們現在最常見的有機材料基板出現了。

和陶瓷基板相比，有機材料基板不用燒結，加工難度小，還有利於高速信號的傳輸。

所以到目前為止，有機材料基板都被視作是芯片領域的排頭兵。

但有機材料身上也有缺點，就是它和晶片兩個材料之間的熱膨脹係數差別太大了。

温度低還好，但只要温度稍微過高一點，一個變形程度很大，另外一個很小，晶片和基板之間的連接就會斷開。

芯片這不就被燒壞了。。。

因此為了避免這種情況的發生，有機基板的尺寸一般都不會太大。

尺寸小，但想要上面的晶體管變多，就只有在工藝上下功夫了，為此，業內的廠商也都使出了十八般武藝。

從原來專注於平面封裝到之後開始搞疊疊樂，也就是堆疊式封裝。

而在堆疊式封裝領域，現在也是卷出了天際，經歷了多次迭代，已經來到了最先進的硅通孔技術（ TSV ），就是讓硅芯片堆起來，然後穿孔連通。

不過現在，無論封裝技術再怎麼精進再怎麼牛，它們面對摩爾定律的發展趨勢，都已經開始捉襟見肘了。

就拿 TSV 技術來説，雖然在一定程度上它能讓晶體管數量成倍增長，但同時它的技術要求也更高，更不用説成本了。

並且，下一代封裝技術的要求是：封裝尺寸要超過 120 mm* 120 mm 。

上面已經説到，由於有機基板是類似合成樹脂的材料組成的，受熱容易彎曲。

而現在芯片的封裝設計都要求晶片個挨個地湊在一起，發熱肯定是避免不了的，想要搞更大的封裝尺寸用有機材料肯定沒戲。

這下刀就已經架在了有機基板的頭上，反正這命是遲早得革。

怎麼革，靠誰革？

**我們在開頭就已經給出了答案——玻璃。**這裏的玻璃並不是説要用純玻璃做基板，而是把之前之前基板中類似合成樹脂的材料替換成玻璃，金屬的封邊依舊還在，類似下圖這種。

玻璃當然也不是我們日常用的那種玻璃，而是會通過調整，造出一種和硅的性質接近的玻璃。

相較於之前的有機材料，這次替換的玻璃主要看中的是它的三個性能：機械性能、熱穩定性和電氣性能。

首先是機械性能，玻璃基板在機械強度這塊是吊打有機基板。

玻璃在充當基板材料時，會在上面開孔，保證信號的傳輸。

因為玻璃材料超級平整，要光刻或者封裝也更容易，所以同樣的面積下，在它上面開的孔的數量要比在有機材料上多得多。

就相當於是，在玻璃材料上建的公共交通會比在有機材料上建得更密集、線路也會更加多。

據英特爾的説法，玻璃芯通孔之間的間隔能夠小於 100 微米，這直接能讓晶片之間的互連密度提升 10 倍。

互連密度提升了，相同面積下能容納的晶體管數量也就更多了。

再來是熱穩定性，玻璃基板不容易因為温度高而產生翹邊或者變形的問題。

萬一有個特殊情況，玻璃中也含有二氧化硅，和硅的性質接近，它們的熱膨脹係數也差不多，就算温度過高，也是基板上的芯片和基板以一樣的膨脹速度一起變形。

最後就是玻璃芯獨特的電氣性能，説更準確一點其實是開孔之後的玻璃的電氣性能，它的電介質損耗會更低，允許更加清晰的信號和電力傳輸。

這樣一來，信號傳輸過程中的功率損耗就會降低，芯片整體的效率也就自然而然被提上去了。

而這些性能綜合下來，在最後芯片上的體現就是，用玻璃芯基板封裝的話，可放置的芯片數量比其他芯片多 50% 。

不過還有個問題，既然相較於有機基板，玻璃基板的性能這麼好，為什麼不早點用玻璃基板呢？

其實不是不想用，而是要替換一個材料，可不是那麼簡單的事兒，前期摸索、中期研發、後期落地，這都是要砸錢、砸時間的。

還拿英特爾來説，它在十年前就已經開始研發玻璃芯基板了，前前後後丟在裏面的資金少説也有十億美元。

而現在的成果也就是組裝好了一套測試工具，要實際量產玻璃芯基板，還得等到 2026 年往後。

當然不止英特爾，整個行業內也有不少企業都在着手搞玻璃基板的研發，畢竟玻璃取代有機材料也算是業內的一個共識。

就比如大半年前，日本的 DNP 也透露正在開發玻璃基板，以替換掉傳統的樹脂基材，並且他們還定下一個小目標：在 2027 年之前靠玻璃基板拿下 50 億日元的銷售額。

要説最早入局玻璃基板的，還得是 SKC 子公司 Absolics ，甚至在去年的時候，它就已經投資了 6 億美元，打算在喬治亞州科文頓建廠了。

按照他們的規劃，不出意外今年年底，就有小批量的玻璃基板開始生產了。

當然，在短時間內，芯片基板市場的主流還依舊會是有機材料，畢竟技術迭代完成商業化轉身也需要一個過渡時期，技術成本、良率等等都是廠商需要解決的問題。

不過可以肯定的是，有機材料在芯片基板的舞台上，重要性會逐漸被玻璃取代。

圖片、資料來源：

英特爾官網

半導體行業觀察，開啓下一代封裝革命

Semiengineering，The Glass Substrate Question : When Will It Replace Copper Clad Laminate? 

Anandtech，Intel Shows Off Work on Next-Gen Glass Core Substrates , Plans Deployment Later in Decade