英特爾推出玻璃基板計劃：重新定義芯片封裝，推動(dòng)摩爾定律進(jìn)步

 ·英特爾公司推出用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板，稱(chēng)這一“程碑式的成就”將重新定義芯片封裝的邊界，能夠為數據中心、人工智能和圖形構建提供改變游戲規則的解決方案，推動(dòng)摩爾定律進(jìn)步。

·英特爾計劃在本十年晚些時(shí)候開(kāi)始出貨。第一批獲得玻璃基板處理的產(chǎn)品將是其規模最大、利潤最高的產(chǎn)品，例如高端HPC（高性能計算）和AI芯片。

                                                           英特爾已在玻璃基板技術(shù)上投入了大約十年時(shí)間。

      當地時(shí)間9月18日，芯片制造商英特爾公司宣布，在用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板開(kāi)發(fā)方面取得重大突破。

在本周于美國加利福尼亞州圣何塞舉行的英特爾2023年創(chuàng )新大會(huì )之前，英特爾宣布了這一“程碑式的成就”，并稱(chēng)這將重新定義芯片封裝的邊界，能夠為數據中心、人工智能和圖形構建提供改變游戲規則的解決方案，推動(dòng)摩爾定律進(jìn)步。該公司表示，將于本十年晚些時(shí)候使用玻璃基板進(jìn)行先進(jìn)封裝。

       1971年，英特爾的第一款微處理器擁有2300個(gè)晶體管，現在該公司的旗艦芯片擁有超過(guò)1000億個(gè)晶體管，但這種進(jìn)步大部分來(lái)自于芯片電路之間寬度的微型化。如今這種進(jìn)步已經(jīng)放緩。由英特爾創(chuàng )始人戈登·摩爾發(fā)明的“摩爾定律”（半導體芯片的晶體管密度每24個(gè)月翻一番）甚至被認為已經(jīng)失效。因此，英特爾一直在尋找其他方法來(lái)讓芯片技術(shù)繼續遵循摩爾定律。

       在談?wù)撔酒O計的下一步發(fā)展時(shí)，人們關(guān)注的焦點(diǎn)包括填充更多內核、提高時(shí)鐘速度、縮小晶體管和3D堆疊等，很少考慮承載和連接這些組件的封裝基板。

     基板是芯片封裝體的重要組成材料，主要起承載保護芯片與連接上層芯片和下層電路板的作用。它們?yōu)樾酒峁┝私Y構穩定性（硅芯片非常脆弱），也是傳輸信號的手段。自上世紀70年代以來(lái)，基板設計發(fā)生了多次演變，金屬框架在90年代被陶瓷所取代，然后在世紀之交被有機封裝所取代。當前的處理器廣泛使用有機基板。

      英特爾認為，有機基板將在未來(lái)幾年達到其能力的極限，因為該公司將生產(chǎn)面向數據中心的系統級封裝（SiP），具有數十個(gè)小瓦片（tile），功耗可能高達數千瓦。此類(lèi)SiP需要小芯片（chiplet）之間非常密集的互連，同時(shí)確保整個(gè)封裝在生產(chǎn)過(guò)程中或使用過(guò)程中不會(huì )因熱量而彎曲。

       英特爾預計，玻璃基板具有卓越的機械、物理和光學(xué)特性，使該公司能夠構建更高性能的多芯片SiP，在芯片上多放置50%的裸片（die）。特別是，英特爾預計玻璃基板能夠實(shí)現容納多片硅的超大型24×24cm SiP。

玻璃基板是指用玻璃取代有機封裝中的有機材料，并不意味著(zhù)用玻璃取代整個(gè)基板。因此，英特爾不會(huì )將芯片安裝在純玻璃上，而是基板核心的材料將由玻璃制成。

有機基板和玻璃基板的對比。圖片來(lái)源：英特爾

      與傳統有機基材相比，玻璃具有一系列優(yōu)點(diǎn)。其突出特點(diǎn)之一是超低平坦度，可改善光刻的焦深，以及互連的良好尺寸穩定性，這對于下一代SiP來(lái)說(shuō)非常重要。此類(lèi)基板還提供良好的熱穩定性和機械穩定性，使其能夠承受更高的溫度，從而在數據中心應用中更具彈性。

     此外，英特爾表示，玻璃基板可實(shí)現更高的互連密度（即更緊密的間距），使互連密度增加十倍成為可能，這對于下一代SiP的電力和信號傳輸至關(guān)重要。玻璃基板還可將圖案變形減少50%，從而提高光刻的焦深并確保半導體制造更加精密和準確。

       英特爾稱(chēng)，玻璃基板可能為未來(lái)十年內在單個(gè)封裝上實(shí)現驚人的1萬(wàn)億個(gè)晶體管奠定基礎。

       為了證明該技術(shù)的有效性，英特爾發(fā)布了一款用于客戶(hù)端的全功能測試芯片。這項技術(shù)最初將用于構建面向數據中心的處理器，但當技術(shù)變得更加成熟后，將用于客戶(hù)端計算應用程序。英特爾提到，圖形處理器（GPU）是該技術(shù)的可能應用之一，很可能會(huì )受益于互連密度的增加和玻璃基板剛性的提高。

                                                                                 組裝測試芯片基板。

       英特爾已在玻璃基板技術(shù)上投入了大約十年時(shí)間，目前在美國亞利桑那州擁有一條完全集成的玻璃研發(fā)線(xiàn)。該公司表示，這條生產(chǎn)線(xiàn)的成本超過(guò)10億美元，為了使其正常運行，需要與設備和材料合作伙伴合作，建立一個(gè)完整的生態(tài)系統。業(yè)內只有少數公司能夠負擔得起此類(lèi)投資，而英特爾似乎是迄今為止唯一一家開(kāi)發(fā)出玻璃基板的公司。

       與任何新技術(shù)一樣，玻璃基板的生產(chǎn)和封裝成本將比經(jīng)過(guò)驗證的有機基板更昂貴。英特爾目前還沒(méi)有談?wù)摦a(chǎn)量。如果產(chǎn)品開(kāi)發(fā)按計劃進(jìn)行，該公司打算在本十年晚些時(shí)候開(kāi)始出貨。第一批獲得玻璃基板處理的產(chǎn)品將是其規模最大、利潤最高的產(chǎn)品，例如高端HPC（高性能計算）和AI芯片，隨后逐步推廣到更小的芯片中，直到該技術(shù)可用于英特爾的普通消費芯片。