材料巨頭佈局玻璃基板，特種玻璃如何成為AI關鍵_風聞

2023年9月28日，英特爾正式宣佈推出業界首批用於下一代先進封裝的玻璃基板，並表示將於本世紀後半期量產，迅速在業界引發了一場關於玻璃基板討論。

玻璃基板是什麼？玻璃基板有什麼好處？什麼時候可以用上玻璃基板？

儘管包括英特爾在內的封裝巨頭在過去的一年時間裏，分享了很多關於玻璃基板的信息，包括它在技術上的優勢與劣勢，但大家似乎仍然心存疑慮，在有機基板用了這麼多年的情況下，突然換用一種新材料，是不是有些太冒進了一些呢？

這些關於玻璃基板的相關疑問，在我們對肖特集團半導體先進封裝玻璃解決方案負責人Christian Leirer博士和肖特半導體運營和研發總監達寧博士，得到了解答。

先進封裝，帶動基板升級

AI不止帶火了英偉達的GPU，也讓台積電的CoWoS正式走入大眾視線之中，以它為首的先進封裝收穫了大量關注，被視為摩爾定律延續的關鍵。

但CoWoS始終存在着一個難點，就是產能有限導致的價格昂貴，只有像英偉達這樣財大氣粗的公司，才能買下大部分產能，但就算是台積電也滿足不了它龐大的胃口，英偉達甚至提出了要單獨開一條產線的要求。

此時，價格和產能相對更優的FOPLP（扇出型面板級封裝）開始走入大家的視線之中，從wafer level（晶圓級）切換到panel level（面板級），它兼具低單位成本和大尺寸封裝的優勢，迅速成為了替代CoWoS的熱門選擇之一。

Yole Group的報告指出，在整個扇出型封裝市場，FOWLP （扇出型晶圓級封裝）仍然是主流載體類型，而 FOPLP 仍被視為小眾市場，但FOPLP將比扇出型市場增長更快，2022 年 FOPLP 市場規模約為 4100 萬美元，預計未來五年將呈現 32.5% 的顯着複合年增長率，到 2028 年將增長至 2.21 億美元，其相對於 FOWLP 的市場份額將從 2022 年的 2% 上升至 2028 年的 8%。

FOPLP成了大家眼中的必爭之地，英偉達和AMD都有意在未來採用該封裝技術，力成、日月光、羣創和三星等也紛紛下場，開始圍繞FOPLP進行佈局。

不過，在大規模量產之前，FOPLP還有一些問題亟需解決。

事實上，FOPLP 並非新技術。六年前，學術界和業界就曾提出，通過將“圓形”替換為“方形”，FOPLP 的面積利用率比扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 高出 84%，從而能夠生產更大、更高效、更具成本效益的產品，但如今阻礙FOPLP發展的，恰恰就是這塊更大的基板，

肖特集團半導體先進封裝玻璃解決方案負責人Christian Leirer博士談到，市場主要的基板材料使用約10至20年進行一次迭代更新，從1995年開始，業界開始使用由英特爾領導和開發的有機基板材料。但隨着時間的推移，如今有機基板技術已接近極限，大量的電力消耗，以及收縮和翹曲等問題，導致行業難以進一步利用有機材料在封裝上擴大晶體管的規模。

為了解決先進封裝領域所面臨的難題，以肖特為代表所開發的玻璃基板應運而生。

玻璃基板，成為AI關鍵

不少人可能會好奇，與傳統有機基板相比，玻璃基板都有哪些優點，能讓封裝廠商放棄過去二十幾年的技術積累，轉向這一材質呢？

肖特半導體運營和研發總監達寧博士介紹道，與傳統有機基板相比，肖特所開發的玻璃基板擁有眾多優勢，如玻璃對高温的耐受性可減少50%的圖案失真可能，同時可使互連密度增加10倍，除此之外，玻璃基板具有超低平整度，可以和高精密的光刻聚焦深度相匹配。

行業數據顯示，用於先進芯片封裝的玻璃基板提供了最佳的性能組合，包括多種膨脹係數(CTE)選擇，如與硅、銅和聚合物等材料可較好的匹配組合，高楊氏模量所帶來的優異剛性，根據結構設計可實現激光波長的高效利用，以及提供優異的介電性能等等。

種種優勢，讓玻璃基板成為了FOPLP等先進封裝的關鍵之一，而在英特爾去年9月宣佈推出首批用於下一代先進封裝的玻璃基板後，更是大大加速玻璃基板的量產應用。

據肖特介紹，通過玻璃基板的設計可以使未來數據中心和人工智能產品的性能得到數量級的提升，行業數據顯示，使用玻璃基板可以使芯片速度最高可加快40%、同時能耗減少50%，可以説，AI的下一步發展，離不開玻璃基板的助力。

而玻璃基板的量產落地，也少不了像肖特這樣領先廠商的助力。

“過去十年來，肖特一直為芯片製造行業提供關鍵的特種玻璃解決方案，作為這方面的專家，肖特早已看到了特種玻璃的各種優勢，”達寧博士説到，“為了讓玻璃基板儘快實現量產，肖特盡了最大努力來提升材料的性能，以適用於工業界的使用，在這一過程中肖特遇到了很多工藝上的困難，例如相比TSV技術，TGV需要新的工藝和知識，以及通孔金屬化、良率、翹曲等等挑戰。”

為了更好的服務客户，肖特在材料方面也在不斷的創新，在今年8月正式推出了面向半導體等市場的SCHOTT® low-loss玻璃。據Christian Leirer博士介紹，SCHOTT® low-loss玻璃具有卓越的性能，是人工智能、高速數字電路、射頻或微波系統和5G/6G通信中先進封裝解決方案的理想之選。這種突破性材料的介電常數為4.0，10 GHz時最低介電損耗僅為0.0021，可確保在GHz頻率下發揮最佳性能，提升效率。

肖特還在今年設立了全新部門——“半導體先進封裝玻璃解決方案“，致力於為半導體行業的合作伙伴提供量身定製的特種材料解決方案，同時，在這個部門下，肖特蘇州也設立了運營和研發團隊，為中國半導體行業的合作伙伴提供本土化的定製化解決方案。

“現在，許多行業頭部企業認為，從有機基板到玻璃基板的轉變預計將在這十年內完成迭代更新，” Christian Leirer博士表示，“肖特的玻璃基板服務已被多家領先半導體企業定製，制定了快速和靈活的送樣流程以滿足客户對研發和生產速度的需求。”

在有機基板走至極限，先進封裝需求缺口愈發擴大之際，肖特等特種玻璃廠商接過了重任，開發並推動性能更優異的玻璃基板，來解決半導體和AI行業所面臨的難題。

寫在最後

在採訪的最後，Christian Leirer博士和達寧博士一同表示，未來算力速度要求越來越高，所以肖特需要把玻璃的優勢發揮到極致，在能力範圍內克服各種工程挑戰，以及提升規模化生產所需的良率，未來肖特將持續優化和開發產品，以滿足客户的應用需求。

我們也相信，隨着AI芯片的進一步發展，FOPLP等封裝會進一步帶動玻璃基板的發展，而作為行業先行者的肖特，一定能夠滿足更多半導體客户的需求。