2023年9月28日，英特尔正式宣布推出业界首批用于下一代先进封装的玻璃基板，并表示将于本世纪后半期量产，迅速在业界引发了一场关于玻璃基板讨论。
玻璃基板是什么？玻璃基板有什么好处？什么时候可以用上玻璃基板？
尽管包括英特尔在内的封装巨头在过去的一年时间里，分享了很多关于玻璃基板的信息，包括它在技术上的优势与劣势，但大家似乎仍然心存疑虑，在有机基板用了这么多年的情况下，突然换用一种新材料，是不是有些太冒进了一些呢？
这些关于玻璃基板的相关疑问，在我们对肖特集团半导体先进封装玻璃解决方案负责人Christian Leirer博士和肖特半导体运营和研发总监达宁博士，得到了解答。
先进封装，带动基板升级
AI不止带火了英伟达的GPU，也让台积电的CoWoS正式走入大众视线之中，以它为首的先进封装收获了大量关注，被视为摩尔定律延续的关键。
但CoWoS始终存在着一个难点，就是产能有限导致的价格昂贵，只有像英伟达这样财大气粗的公司，才能买下大部分产能，但就算是台积电也满足不了它庞大的胃口，英伟达甚至提出了要单独开一条产线的要求。
此时，价格和产能相对更优的FOPLP（扇出型面板级封装）开始走入大家的视线之中，从wafer level（晶圆级）切换到panel level（面板级），它兼具低单位成本和大尺寸封装的优势，迅速成为了替代CoWoS的热门选择之一。
Yole Group的报告指出，在整个扇出型封装市场，FOWLP （扇出型晶圆级封装）仍然是主流载体类型，而 FOPLP 仍被视为小众市场，但FOPLP将比扇出型市场增长更快，2022 年 FOPLP 市场规模约为 4100 万美元，预计未来五年将呈现 32.5% 的显着复合年增长率，到 2028 年将增长至 2.21 亿美元，其相对于 FOWLP 的市场份额将从 2022 年的 2% 上升至 2028 年的 8%。
FOPLP成了大家眼中的必争之地，英伟达和AMD都有意在未来采用该封装技术，力成、日月光、群创和三星等也纷纷下场，开始围绕FOPLP进行布局。
不过，在大规模量产之前，FOPLP还有一些问题亟需解决。
事实上，FOPLP 并非新技术。六年前，学术界和业界就曾提出，通过将“圆形”替换为“方形”，FOPLP 的面积利用率比扇出型晶圆级封装 (FOWLP) 高出 84%，从而能够生产更大、更高效、更具成本效益的产品，但如今阻碍FOPLP发展的，恰恰就是这块更大的基板，
肖特集团半导体先进封装玻璃解决方案负责人Christian Leirer博士谈到，市场主要的基板材料使用约10至20年进行一次迭代更新，从1995年开始，业界开始使用由英特尔领导和开发的有机基板材料。但随着时间的推移，如今有机基板技术已接近极限，大量的电力消耗，以及收缩和翘曲等问题，导致行业难以进一步利用有机材料在封装上扩大晶体管的规模。
为了解决先进封装领域所面临的难题，以肖特为代表所开发的玻璃基板应运而生。
玻璃基板，成为AI关键
不少人可能会好奇，与传统有机基板相比，玻璃基板都有哪些优点，能让封装厂商放弃过去二十几年的技术积累，转向这一材质呢？
肖特半导体运营和研发总监达宁博士介绍道，与传统有机基板相比，肖特所开发的玻璃基板拥有众多优势，如玻璃对高温的耐受性可减少50%的图案失真可能，同时可使互连密度增加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。
行业数据显示，用于先进芯片封装的玻璃基板提供了最佳的性能组合，包括多种膨胀系数(CTE)选择，如与硅、铜和聚合物等材料可较好的匹配组合，高杨氏模量所带来的优异刚性，根据结构设计可实现激光波长的高效利用，以及提供优异的介电性能等等。
种种优势，让玻璃基板成为了FOPLP等先进封装的关键之一，而在英特尔去年9月宣布推出首批用于下一代先进封装的玻璃基板后，更是大大加速玻璃基板的量产应用。
据肖特介绍，通过玻璃基板的设计可以使未来数据中心和人工智能产品的性能得到数量级的提升，行业数据显示，使用玻璃基板可以使芯片速度最高可加快40%、同时能耗减少50%，可以说，AI的下一步发展，离不开玻璃基板的助力。
而玻璃基板的量产落地，也少不了像肖特这样领先厂商的助力。
“过去十年来，肖特一直为芯片制造行业提供关键的特种玻璃解决方案，作为这方面的专家，肖特早已看到了特种玻璃的各种优势，”达宁博士说到，“为了让玻璃基板尽快实现量产，肖特尽了最大努力来提升材料的性能，以适用于工业界的使用，在这一过程中肖特遇到了很多工艺上的困难，例如相比TSV技术，TGV需要新的工艺和知识，以及通孔金属化、良率、翘曲等等挑战。”
为了更好的服务客户，肖特在材料方面也在不断的创新，在今年8月正式推出了面向半导体等市场的SCHOTT® low-loss玻璃。据Christian Leirer博士介绍，SCHOTT® low-loss玻璃具有卓越的性能，是人工智能、高速数字电路、射频或微波系统和5G/6G通信中先进封装解决方案的理想之选。这种突破性材料的介电常数为4.0，10 GHz时最低介电损耗仅为0.0021，可确保在GHz频率下发挥最佳性能，提升效率。
肖特还在今年设立了全新部门——“半导体先进封装玻璃解决方案“，致力于为半导体行业的合作伙伴提供量身定制的特种材料解决方案，同时，在这个部门下，肖特苏州也设立了运营和研发团队，为中国半导体行业的合作伙伴提供本土化的定制化解决方案。
“现在，许多行业头部企业认为，从有机基板到玻璃基板的转变预计将在这十年内完成迭代更新，” Christian Leirer博士表示，“肖特的玻璃基板服务已被多家领先半导体企业定制，制定了快速和灵活的送样流程以满足客户对研发和生产速度的需求。”
在有机基板走至极限，先进封装需求缺口愈发扩大之际，肖特等特种玻璃厂商接过了重任，开发并推动性能更优异的玻璃基板，来解决半导体和AI行业所面临的难题。
写在最后
在采访的最后，Christian Leirer博士和达宁博士一同表示，未来算力速度要求越来越高，所以肖特需要把玻璃的优势发挥到极致，在能力范围内克服各种工程挑战，以及提升规模化生产所需的良率，未来肖特将持续优化和开发产品，以满足客户的应用需求。
我们也相信，随着AI芯片的进一步发展，FOPLP等封装会进一步带动玻璃基板的发展，而作为行业先行者的肖特，一定能够满足更多半导体客户的需求。
