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先进封装技术之争 | 玻璃基封装巨头大战开启,抢占人工智能未来高地

时间:2024-03-28 13:07:09

将来是各家抢占的洼地,玻璃手艺成为提效降本的翘板。自20世纪70年代引线框架/引线接合降生以来,约莫每15年就会产生一次庞大的手艺变迁。当初新的玻璃基板手艺门路渐渐而来,除了无意挑战,英特尔、三星、SKC三巨子曾经宣战,海内四小龙提早挑战,其余小伙伴且看且站。本文为诸位看官报告请示了以后TGV玻璃基板封装最当先的手艺发展。文末为您显现了最全面的表格,记得转发珍藏哦。

AI芯片,狭义上是面向使用芯片,此中GPU(如英伟达A100/H100、昇腾910)是最为罕见的A芯片范例之一。GPU具有海量数据并行运算才能,成为A芯片的支流。NVIDIA 、AMD、Intel接踵宣布了高Chiplet芯片。这些芯片离不开Cowos、FOEB等平台。A芯片尺寸/封装基板越来越大,玻璃基封装被提上日程。无论作为基板仍是中介层,都已被证明商业化的潜质,给芯片设想架构师供应更大的设想空间。

相较于无机基板,为何抉择玻璃基板?

以后AI运算及芯片的封装尺寸越来越大,大尺寸FCBGA翘曲面对瓶颈。因为大尺寸芯片不息增添芯板厚度来降服翘曲题目,会使得通孔间隔变长增加了传输消耗,且无奈同时餍足高模量与DK、DF目标;低温下的涨缩变形小,可下降50%的图形失真。玻璃基板能够进步体系的与可靠性。若胜利完成量产,将带来新一代的反动:

玻璃基板在AI芯片大尺寸封装傍边能够降服无机基板的翘曲题目,强化 GPU 的布局并完成更好的电气和机器可靠性(可与PI共用)可完成超大尺寸、高组装产量的形状封装。

拥有超低的粗糙度(超等平整),可进步光刻的聚焦度。

能供应慎密的叠层互连所需的尺寸稳定性,拥有将互连密度和光学互连集成度进步 10 倍的后劲。

玻璃基板在功率传输和旌旗灯号路由的设想划定规矩方面为AI芯片设计师供应了更大的创意。

可以或许与光学组件无缝互连集成,并能在更高的温度流程下将和嵌入玻璃基板中。

另有更好的功率传输解决计划,同时以更低的本钱完成所需的高速旌旗灯号。

适用于玻璃和超大尺寸的玻璃面板。

专为野生智能而生,大厂战斗已拉开大幕

玻璃基板有望应用在野生智能、高性能存储与高性能计较(基于光电子的计较和、硅光集成、高带宽)、通讯畛域。三星、英特尔、英伟达、AMD将来3-5年的新产品或有表态。

、彻底引爆了野生智能,对和传输服从提出了更高的请求,尤其是对、高带宽的的需要加倍火急。CPO共封装光学成为一匹黑马半道杀出,诱发存眷。该手艺将硅光模块和集成,应用玻璃基板,从玻璃基板边缘举行插拔互联,可下降功耗和本钱。

英伟达指出,AI所需的网络连贯带宽将激增32倍,连续应用传统光模块将致使本钱翻倍和额定的20-25%功耗。CPO手艺有望下降现有可插拔光模块架构的功耗达50%。是以,有望成为餍足AI高算力需要的高效能比解决计划。

英特尔研发的可配合封装光学元件手艺(CPO)经由过程玻璃基板设想应用光学传输的体式格局增添旌旗灯号。合康宁经由过程CPO工艺集成电光玻璃基板索求400G及以上的集成光学解决计划。IBM、II-VI、HPE、Fujitsu、Furukawa也开发了基于硅光解决计划的CPO产物,将芯片倒装到玻璃基板上。

英特尔是玻璃基板观点的引爆者,将玻璃视为野生智能比赛中的首要资料。英特尔暗示玻璃基板用在需求更大形状封装(即数据中央、野生智能、图形)和更高速率性能的和事情负载。针对数据中芯,冀望玻璃基板可以或许构建更高功能的多芯片体系级封装(SiP)。

玻璃基板是封装畛域的下一个庞大事情,并为英特尔代工生态体系制订了辽阔的愿景,假如咱们检察下方最新的英特尔进步前辈封装路线图,能够看到它已将玻璃芯基板添加到其路线图产物中。

贵司已投入超10亿美圆在亚利桑那州领有一条完整集成的玻璃研发线,该封装产线2027/2028年开端应用玻璃基板,2030年开端批量出产。第一批玻璃芯基板的高端HPC和AI芯片产物将是英特尔范围最大、利润最高的产物,更是其至强处理器等庞然大物的后继者。英特尔正在起劲复原久长以来被台积电和三星鲸吞的气力。

英特尔与设置装备摆设资料分工火伴展开了亲近分工。如睁开与LPKF 和德国玻璃公司 Schott 分工,致力于玻璃基板的商业化。值得注重的是,在英特尔总部所在地美国,宾夕法尼亚州立大学向导了一项全国性的起劲,有十多所闻名大学和资料、零部件和设置装备摆设公司在玻璃基板研讨方面举行分工。英特尔还带头组建了一个生态体系,曾经领有大多数首要的 和 IP 供应商、云办事提供商和 IC 设想办事提供商。英特尔还与闻名玻璃加工厂LPKF和德国玻基公司Schott分工,致力于玻璃基板的产品化。“现在是同心合力完成封装畛域下一次转型的时间了。”英特尔暗示。

英特尔还开发了一种电子性能组装多芯片封装 (MCP) 测试对象,拥有三个从新漫衍层 (RDL) 和 75μm 的玻璃通孔 (TGV)。添补式 TGV 的长宽比为 20:1,焦点厚度为 1 毫米,适宜野生智能和数据中央使用。英特尔宣称领有 600 多项与架构、工艺、设置装备摆设和资料相干的发现。

作为环球芯片制造商千年老二,三星天然无奈直视英特尔玻璃基板营业上鹤立鸡群。相对最大合作敌手的大张旗鼓,三星在黑暗视察了几个月后,终究在往年宣告了加快玻璃基板芯片封装研发。

2024年3月,三星组建了一个由三星、三星电子和三星部分构成的联结研发(R&D)对立阵线,以在尽量短的时间内开辟玻璃基板并将其商业化。事实上,三星机电已在CES上就发布计划在 2026 年大规模出产玻璃基板,比英特尔更快。将增强玻璃基板硬度,增加高带宽存储器(HBM)、中心处置单位()和图形处置单位(GPU)等级数。

三星电子预计将专一于和基板的集成,而三星显示器将处置与玻璃加工相干的方面。三星机电已于2024年1月发布开辟半导体封装玻璃基板,规划于2025年出产样品。这标志着三星机电初次与三星电子和三星显示器等电子元件子公司分工举行玻璃基板研讨。三星的倏地出击是基于玻璃基产物可能对旋转AI款式发生潜伏影响的决议,这类合作体式格局旨在加强集团的合作上风。

SKC一直在追寻中小型半导体公司作为收买目的,作为其营业转向。前后将环球第一大半导体测试座生产商ISC、美国玻璃基板制造商Absolics收为囊中。往常Absolics(使用资料也入股) 酿成 SKC 的子公司,计谋施行 SK 集团的半导体营业。

SKC觉得玻璃基板能够将更多的MLCC埋入到玻璃基板外部,腾出的空间能够用于增添CPU/GPU面积,或许能够搭载更多的,数据处置速率显著进步,同时SI 进步 40%,PI 进步 50%。今朝已在美国佐治亚州总投资6亿美圆设置装备摆设一家4000块/月的玻璃基板工场,目的是在 2024 年下半年开端量产,2027-2028年建筑第二座工场,产能是24000片/月,将为 HPC 相干封装公司、数据中央、野生智能等供应高性能/低功耗/形状尺寸等差异化代价。Absolics 的目的是博得英特尔、Nvidia、AMD、和其余首要芯片制造商等客户。

SKC还介入了对美国特地处置半导体封装的始创公司 Chipletz 的 B 轮投资(日月光也是 Chipletz 的首要投资者)。Chipletz 总部位于德克萨斯州的无基板公司,于 2016 年作为AMD)的外部危险投资公司成立,并于 2021 年分拆为自力实体。Chipletz特地处置芯片封装,该司有种称为智能基板的手艺(Smart Substrate™), 接纳尖端的小芯片集成手艺,无需拔出器即可重新开端彻底革新 AI 和 HPC 体系,能支撑集成简直所有制造商的芯片。

LG Innotek 暗示玻璃很可能成为其将来半导体封装基板的首要成份。基于这一趋向,这家韩国电子整机制造商也在检察玻璃基板的开辟——或者正在隐秘研发,将半导体基板做到第一是他们的营业目的。在回覆无关进展半导体玻璃基板营业的题目时,其CEO暗示:“咱们半导体基板的首要客户是美国一家大型半导体公司,该公司对玻璃基板表现出极大的乐趣。当然,咱们正在为此做准备。”

Dai Nippon Printing开发了本人的玻璃芯基板,并暗示信任玻璃将在倒装芯片球栅阵列等高端芯片封装中庖代树脂。DNP提出了在2027年大规模量产TGV玻璃芯基板的目的。总部位于日本的环球当先半导体基板制造商Ibiden宣扬已将玻璃基板确定为新营业,并已开端研发。

在大敌过境之时,作为封装老迈的台积电已经在CoWoS封装赚红了眼,没有心机去搞玻璃这基,好像废弃了这一块将来疆场。

统一起跑线,中国队谢绝再输

前述文章中,玻璃基板面对易碎危险,玻璃基与ABF载板可连系拼接重叠, 可提供机器、可靠性和本钱效益,打造愈来愈重大、壮大的AI芯片。

客岁9月18日英特尔宣布的玻璃基板是基于ABF载板的。就在同天,海内ABF大厂安捷利美维向重点客户推送了异样的ABF基玻璃载板。成为环球仅有ABF载板封装厂宣布玻璃基ABF载板封装的基板商。ABF夹层玻璃基板,用于机器支持避免微裂纹在过孔构成过程当中,以及改良外貌导体粘附能够将ABF基玻璃叠层14层今朝上海工场2万BU/月,厦门工场建成后将达到20万BU每个月。

云天半导体和三叠纪今朝海内唯二量产玻璃晶圆级的封装厂。厦门云天半导体是是是高速高频体系集成厂商领有2.5D高密度玻璃转接板、三维封装、集成、玻璃手艺和量产化平台。2023年胜利开发了75:1 TGV和50:1盲孔工艺统共曾经完成了5000多块玻璃TGV板。2024最新开辟的细间距1.5/1.5um L/S TGv拔出器,可达到2700mm²(60x45mm实现多层RDL内插器工艺开辟,可用于射频模块一体化;为用于Al的GPU/CPU异构集成供应路子。高密度玻璃转接手艺普遍应用于CPU/GPU与HBM的2.5D封装、硅光集成畛域将来后劲伟大。

三叠纪广东公司打破传统通添补限定完成最大深径比达70精湛径比、亚微米孔径、玻璃通孔实心金属化,解决旌旗灯号继续性问题霸占了TGV工程化难题能够将玻璃混杂键合成四层扩大单个芯片承继才能今朝三叠纪晶圆级TGV中试生产线,晶圆级中试产线年产能约7万片,实现从玻璃资料、3D布局精湛添补外貌布线和多层重叠全工艺链拉通,可批量供应系列化微结构玻璃、IPD无源集成器件和三维封装转接此外,公司2025年当前增设TGV板级封装试验线规划产能达到每一年2万片。

广东佛智芯公司打造半加成法扇出封装进步前辈路线创成工艺(i-FOSATM设置装备摆设海内首条高性价比板级扇出型封装研发线。TGV手艺方向上,最小孔径为1微米,深径比可达150:1,通孔率100连系强>15N/cm,0-110GHz评议增添消耗。钻孔服从为1-2k/秒,可在510x515玻璃面板完成20万个供应玻璃芯板的批量制造及玻璃载板样品制造。2024年Q1的产能是3600片/月。玻璃载板可在FCBGA大尺寸使用。佛智芯的大板级玻璃封装产线或将助力海内首要客户AI芯片将来数年的量产。

奕成科技是大陆第一家高密度板体系工场,奕成科技接纳进步前辈手艺举行大尺寸体系集成,RDL线宽以后支流晶圆级同步而且晋升产能下降本钱。公司PLP高精度封装平台对应2D FO、2.xD FO、FOPoP、FCPLP进步前辈体系集成封装公司正在经由过程FOPLP手艺演进进步前辈基板开辟更高功能的嵌入硅桥接芯片和玻璃基板封装解决计划。一期到三期准期研发量产,到2030年领有环球市场份额最高的(玻璃)面板级封装集成餍足野生智能市场关于高性能、高密度、低功耗封装解决计划日趋增进需要。

以上四家封装厂代表以后海内手艺最高和量产最大的玻璃晶圆级/面板级企业。除此海内另有湖北发布大肆进军玻璃基板,该司于2月沃格光电收买为全资子公司。3月4日布告应用现有 TGV焦点手艺上风踊跃结构玻璃基半导体进步前辈封装载板以及新一代半导体表现畛域连续投资设置装备摆设年产100万平米芯片板级封装载板项目,该项目总投资超12亿。预计往年下半年进入一期正式量产阶段或将有30%的面板级玻璃载板投向进步前辈封装表现畛域如下表格是截止到2024年3月各家发展。

玻璃基板封装AI芯片终将展示超新星迸发同样能力

TGV手艺立体集成到三维集成,为我国将来半导体供应了弯道超车机遇今朝我们的玻璃基板手艺基本上跟国际上同步的,在某些细节以至当先的,业内同等展望量产将从2026/2028年开端将来半导体的新兴使用,如工业4.0野生智能、数据中央虚构天下、卫星通信、仿人、、智能医疗将来家当达3万亿美圆以上。业内预测到2030年,半导体使用市场的高性能计较挪移手机主动驾驶分手达到40%、30%、15%、10%,这些超1万亿美圆的市场需求高阶手艺作为运算、存储和操控支持。届时,玻璃基板封装AI芯片将展示超新星迸发同样能力咱们接待海内同仁共建TGV生态目的,在晶圆工艺节点落伍的情况下,多颗主成的Chiplet能力达到更高的算力,国产供应链提早遇到大尺寸封装带来手艺难题。玻璃基板是解决大尺寸封装题目首要解决计划之一,也是将来光电畛域关头手艺玻璃基板产业链还不成熟,封装大概需求合营革新设置装备摆设会存在封装可靠性和板级可靠性等方面的新问题需求更多设想公司介入此中美满玻璃基板生态但愿寒武纪、平头哥、壁仞科技、昆仑芯等一波站友向前走两步。

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