迎接玻璃基板时代:TGV技术引领下一代先进封装发展

在AI高性能芯片需求的推动下，玻璃基板封装被寄予厚望。据Prismark统计，预计2026年全球IC封装基板行业规模将达到214亿美元，而随着英特尔等厂商的入局，玻璃基板对硅基板的替代将加速，预计3年内玻璃基板渗透率将达到30%，5年内渗透率将达到50%以上。

与有机基板相比，玻璃基板凭借其卓越的平整度、绝缘性、热性能和光学性质，为需要密集、高性能互连的新兴应用提供了传统基板的有吸引力的替代方案，开始在先进封装领域受到关注。

先进封装中2.5D和3D IC集成方案是实现下一代性能要求和适用于商业产品的关键组成部分，超高密度的I/O连接可利用中介层实现，最突出和最广泛使用的中介层类型之一是硅通孔——TSV中介层。而在玻璃基板中，同样通过高密度的通孔来提供垂直电连接，它们被称为玻璃通孔(TGV) ，形成高质量、高密度的TGV通孔对于中介层至关重要。

不同类型基板性能对比

玻璃基板来袭，TGV成核心

在先进封装浪潮中，随着对更强大计算的需求增加，半导体电路变得越来越复杂，信号传输速度、功率传输、设计规则和封装基板稳定性的改进将至关重要。

玻璃基板的出现，可以降低互连之间的电容，从而实现更快的信号传输并提高整体性能。在数据中心、电信和高性能计算等速度至关重要的应用中，使用玻璃基板可以显著提高系统效率和数据吞吐量。

玻璃是一种可能替代硅基转接板的材料，与硅通孔（TSV）相比，TGV具有低成本、大尺寸超薄玻璃衬底易获取、高频电学性能优异等特点。玻璃基板可进行大尺寸生产，具有超薄加工的可能性，基于玻璃通孔（TGV）的转接板工艺在微波系统集成领域中的应用越来越为人们所关注。多年以来，业界及学界许多研究工作都致力于研发低成本、快速可规模化量产的成孔技术。

TGV成孔与填孔技术

TGV技术能够实现三维垂直互联，显著提高集成密度。目前，制约TGV技术发展的主要困难包括其成孔及填孔技术。

TGV通孔需要满足高速、高精度、窄节距、侧壁光滑、垂直度好以及低成本等一系列要求。多年来，许多研究工作都在致力于开发低成本、快速可规模化量产的成孔技术，其中包括喷砂法、光敏玻璃法、聚焦放电法、等离子体刻蚀法、激光烧蚀法、电化学放电加工法、激光诱导刻蚀法等。激光诱导刻蚀法因其诸多优点，如成孔质量均匀，一致性好，无裂纹，成孔速率快且可通过调节激光参数控制通孔的垂直度和形貌，成为目前最可能大规模应用的工艺技术。

不同TGV成孔技术优缺点

与硅通孔不同的是TGV孔径通常较大且多为通孔，常规的电镀填孔耗时长且成本高。此外，玻璃表面粗糙度很低，与线路材料（如铜）的结合力较差，容易发生分层、卷曲，甚至剥落。目前，TGV填孔常用的方法包括金属实孔填充技术和孔内电镀薄层技术两种。金属实孔填充技术可以采用先通过物理气相沉积的方法在孔内沉积种子层，再电镀填实。也可以采用金属导电胶进行孔内填实。孔内电镀薄层技术同样需要先在孔内沉积金属粘附层（如钛、铬），再进行电镀。

TGV技术的应用

如今，随着摩尔定律接近尽头，2.5D/3D先进封装已成主流，其中转接板发挥着重要作用。目前，硅通孔技术（TSV）已相对比较成熟，在实际生产中也已经广泛应用，但硅是一种半导体材料，在电场或磁场的作用下，其周围的载流子可以自由移动，可能会对邻近的电路或信号产生干扰，从而影响芯片的性能。

以TGV技术为基础的玻璃基板因其具有比硅基板更为优良的材料及电学特性，应用前景更加广泛。在电子封装领域，基于玻璃基板的无源器件集成生产成本更低，翘曲可以控制在1mm以内；基于玻璃基板的射频MEMS封装器件具有低插入损耗和高返回损耗；基于多层玻璃堆叠基板的2.5D和3D封装翘曲低于使用传统有机基板，在实现高密度布线的同时具有更高的可靠性。此外，玻璃基板在光电领域也有广泛的应用，如在玻璃基板上集成的光发电模块，传输速度快且功耗低。

国内外TGV相关技术研究进展

国外以TGV技术为基础的玻璃基板封装产业链发展势头尤为迅速。此前，英特尔便宣布在用于下一代先进封装的玻璃基板开发方面取得重大突破。此外，三星、AMD、苹果、康宁等多家厂商也在布局玻璃基板相关的研发线或供应链，其中部分已处于量产阶段。

国外玻璃基板研发/生产进度

国内TGV及其基板技术研发虽然起步较晚，但已有部分企业开始崭露头角。华天科技早在2020年就开始着眼于TGV技术的研发，现已掌握玻璃盲孔/通孔制备、孔内金属化、顶部重布线等关键技术。科技创新是企业发展永恒的目标，自主研发更是发展的不竭动力。依托华天集团在晶圆级先进封装行业多年的技术积累，未来，华天科技在发展硅基转接板技术的同时也将大力发展TGV及其转接板技术，助力我国先进封装技术长足发展。

华天科技TGV扫描图片

SEMI-e2025是覆盖半导体全产业链的多维度科技盛会，涵盖芯片及芯片设计、半导体设备、半导体材料、先进封装、半导体核心零部件、宽禁带半导体及功率器件等领域。其中先进封装展区，集中展示倒装芯片封装、晶圆级封装、2.5D封装、3D封装、凸块封装、扇出型晶圆级封装等设计、材料、测试、设备，聚焦新型封装技术在高性能计算、人工智能、汽车电子等前沿领域的应用，为半导体产业链联动协同注入新的活力。

针对先进封装技术与材料，以及玻璃通孔(TGV)工艺技术在先进封装的应用及发展趋势，SEMI-e 2025将同期举办先进封装与材料高峰论坛及TGV技术论坛，围绕先进封装在芯片领域中的应用、最新一代TGV技术及应用等议题，聚焦当下热点，破解产业难题。