英特尔是如何实现玻璃基板的？

在今年9月，英特尔宣布率先推出用于下一代先进封装的玻璃基板，并计划在未来几年内向市场提供完整的解决方案，从而使单个封装内的晶体管数量不断增加，继续推动摩尔定律，满足以数据为中心的应用的算力需求。
虽然玻璃基板对整个半导体行业而言并不陌生，但凭借庞大的制造规模和优秀的技术人才，英特尔将其提升到了一个新的水平。近日，英特尔封装测试技术开发（Assembly Test Technology Development）部门介绍了英特尔为何投入探索玻璃基板，及如何使这项技术成为现实。
算力需求驱动先进封装创新
对摩尔定律的发展而言，先进封装意义重大。对功能和性能都更强大的处理器的需求，推动了多芯片集成技术的诞生，让封装从处理器完整设计中的一个基本步骤升级为其关键要素。
先进封装技术的突破体现在了多芯片处理器产品中，这类处理器集成了一系列芯片，其设计理念就是让多个芯片协同工作。
在封装中，基板的主要作用是连接和保护内部的诸多芯片。基板可以比作一个“空间转换器”，纳米级的芯片通过微米级的焊盘（bond pads）与基板相连，基板再将这些焊盘转换为主板上的毫米级互连。为了实现这一点，基板需要保持平坦，能够高精度的处理输入电流和高速信号。
玻璃基板的相对优势
在过去20多年的时间里，打造基板所用的主要材料是有机塑料，但随着单个封装内的芯片和连线数量越来越多，有机基板正在接近物理极限。
因此，用玻璃基板替代有机基板的想法正在半导体行业内得到普遍认同。玻璃基板在各个方面都表现得更好，更平整（对于将平坦的硅片连接到非常平坦的主板上而言很重要），更坚硬（能够更好地容纳越来越多、越来越小的线），也更稳固。
除了在基本功能上表现得更好之外，玻璃基板还有望使互连密度和光互连集成度提高10倍，让未来的芯片可以更快地处理更多数据。
应对玻璃基板的技术挑战
技术开发并非易事，总会遇到很多未知的困难，用玻璃基板取代有机基板也是如此。
在技术层面，这些挑战包括：弄清楚采用什么样的玻璃更有效；如何将金属和设备分层，以添加微孔并布线；在完成装机后，如何在产品的整个生命周期内更好地散热和承受机械力。
此外，还很多更实际的问题：如何使玻璃的边缘不易开裂；如何分割大块玻璃基板；在工厂内运输时，如何保护玻璃基板不从传送带或滚筒上弹下来或飞出去。
为了应对这些非同寻常的挑战，实现可用于下一代先进封装的玻璃基板技术，英特尔封装测试技术开发部门中一个专门的团队投入了数年时间，进行了大量调试工作，成功解决了采用玻璃材料带来的诸多问题，实现了开创性技术和材料的妥善结合。
未来，玻璃基板技术不仅将用于英特尔产品中，还将通过英特尔代工服务（Intel Foundry Service）向外部客户开放。随着封装测试技术开发部门不断完善相关技术组合，英特尔正在规划第一批采用玻璃基板的内部和代工产品。

审核编辑 黄宇