根据最新市场消息，苹果正积极与多家供应商商讨将玻璃基板技术应用于芯片开发，以提供更好散热性能，使芯片在更长时间内保持峰值性能。同时，玻璃基板的超平整特性使其可以进行更精密的蚀刻，从而使元器件能够更加紧密地排列在一起，提升单位面积内的电路密度。
在“摩尔定律”（半导体芯片的晶体管密度每24个月翻一番）逐渐失效的时代，当谈论芯片设计的下一步发展时，人们关注的焦点包括填充更多内核、提高时钟速度、缩小晶体管和3D堆叠等，很少考虑承载和连接这些组件的封装基板。玻璃基板的应用将为芯片技术带来革命性的突破，并可能成为未来芯片发展的关键方向之一。
什么是玻璃基板？
芯片基板是用来固定晶圆切好的晶片（Die），封装的最后一步的主角，基板上固定的晶片越多，整个芯片的晶体管数量就越多。自上世纪70年代以来，芯片基板材料经历了两次迭代，最开始是利用引线框架固定晶片，到90年代陶瓷基板取代了引线框架，而现在最常见的是有机材料基板。
有机材料基板加工难度小，还可以高速信号传输，一直被视作是芯片领域的领军者。但是有机材料基板也存在一些缺点，就是其与晶片的热膨胀系数差异过大，在高温下，晶片和基板之间的连接容易断开，芯片就被烧坏了。
需要通过热节流仔细控制芯片温度，代表芯片只能在有限时间维持最高性能，再降回较慢速度，以降低温度。因此，有机基板的尺寸受到很大限制，在有限的尺寸下容纳更多的晶体管，基板的材料选择至关重要。
在这个背景下，玻璃基板应运而生。相比之下，玻璃基板卓越的机械、物理和光学特性，能够构建更高性能的多芯片SiP，在芯片上多放置50%的Die。玻璃基板具有独特的性能，比如超低平面度（极为平整）、更好的热稳定性和机械稳定性：由于玻璃材料非常平整，可改善光刻的聚焦深度，同样面积下，开孔数量要比在有机材料上多得多，玻璃通孔（TGV）之间的间隔能够小于100微米，这直接能让晶片之间的互连密度提升10倍；此外，玻璃基板的热膨胀系数与晶片更为接近，更高的温度耐受可使变形减少50％，可以降低断裂的风险，增加芯片的可靠性。这些优势使得玻璃基板成为了下一代高密度封装的理想选择。
相较于传统有机基板，玻璃基板的厚度可以减少一半左右，不仅功耗更低，而且信号传输速度更快，有望为服务器和数据中心中的大型耗电芯片带来速度和功耗优势。玻璃通孔现在正被成功应用于玻璃基板上，与以往相比，新一代处理器将在更小的体积内实现更多的组件，从而提高了设备的紧凑性和性能。玻璃基板的特性非常适合Chiplet，由于小芯片设计对基板的信号传输速度、供电能力、设计和稳定性提出了新的要求，在改用玻璃基板后就可以满足这些要求。
有机基板和玻璃基板的对比
玻璃基板的易碎性、缺乏与金属线的黏合力以及通孔填充的均匀性等问题，也为制造过程带来了不小的挑战：选择适合的玻璃基板材料并确保它与芯片材料的兼容性是一个挑战，这涉及到材料的热膨胀系数、机械性能、介电特性等方面的匹配；玻璃基板上的连接技术需要具有高度的可靠性和稳定性，以确保芯片与外部电路的连接质量；与传统塑料封装相比，玻璃基板封装的制造成本可能较高，如何确保在大规模生产中保持一致的质量和性能也是需要解决的问题。
另与硅相比，玻璃的高透明度和不同反射系数也为检测和测量带来了难度。许多适用于不透明或半透明材料的测量技术在玻璃上都不太有效，可能导致讯号失真或丢失，影响测量精度。更重要的是，玻璃基板需要建立一个可行的商业生产生态系统，这包括必要的工具和供应能力。
芯片领域的新宠
尽管仍存在诸多挑战，以及缺乏可靠性数据等，但其无与伦比的平整度和热性能为下一代紧凑型高性能封装提供了基础，让玻璃基板作为芯片下一代重要技术的潜力不容忽视。
用玻璃材料取代有机基板似乎正在成为业内共识，或者至少是未来一个非常重要的技术路径。从英特尔的率先入局，到三星、苹果等企业闻风而入，随着有机基板逐渐达到能力极限，各大科技巨头都在使出浑身解数。
