ПЕЧАТНАЯ PCB - Какова роль стеклянных подложек в полупроводниковой промышленности?

В современной быстро меняющейся полупроводниковой промышленности стеклянные подложки, как высокопроизводительный упаковочный материал, постепенно становятся новым фаворитом отрасли. Его уникальные физические свойства и передовый потенциал упаковки делают его играть все более важную роль в производстве микроэлектроники и устройств MEMS.

1. Характеристики и преимущества стеклянных подложек

Стеклянные подложки, также известные как стеклянные подложки через отверстия, представляют собой технологию, которая реализует трехмерное взаимосоединение электронных компонентов путем реализации серии точных процессов на высококачественном боросиликатном или кварцевом стекле, таких как бурение, распыление семенного слоя, наполнение галванической пластинкой, химическое механическое планаризация (CMP), перераспределение (RDL) и экстракция ударов. Эта технология не только улучшает производительность устройства, но и демонстрирует отличную производительность с точки зрения плоскости, плотности упаковки, электрических и тепловых свойств.

Высокая плоскость и низкая шерсткость: Стеклянные подложки имеют крайнюю плоскость и низкую шерсткость, что оптимизирует глубину фокуса литографии и, таким образом, улучшает плотность взаимосоединения между чипами.

Отличная тепловая стабильность: стеклянные подложки могут поддерживать стабильную производительность в условиях высокой температуры, а их коэффициент теплового расширения близок к кремнию, что уменьшает проблемы напряжения, вызванные тепловым несоответствием, и помогает решить проблему искажения накладки 3D-IC.

Низкая диэлектрическая потеря: Стекло является изоляционным материалом с диэлектрической константой только около 1/3 кремния и коэффициентом потери от 2 до 3 порядков меньше кремния, что обеспечивает целостность передаваемого сигнала.

2. Поля применения стеклянных подложек

Стеклянные подложки широко используются в области упаковки полупроводников, в основном включая следующие аспекты:

1) Замена подложек FC-BGA и кремниевых интерпозиторов: по сравнению с подложками FC-BGA стеклянные подложки могут увеличить размещение голых чипов примерно на 50%, а их толщина может быть уменьшена почти наполовину. В то же время, как новый тип материала интерпозитора, стеклянные подложки могут не только нести различные чипы, такие как процессоры, память, датчики и т. д., но их характеристики низкой диэлектрической потери также помогают уменьшить размер пассивных компонентов.

2) Высокая плотность I / O 2.5D интерпозиера: Стекло может достичь высокой плотности I / O интерпозиеров, тем самым оптимизируя подключение в сложных устройствах.

3) RF и миллиметровые волновые подложки: размерная стабильность, плоскость и характеристики низкой потери стекла делают его идеальным материалом ядра для RF-приложений.

4) Фотонические подложки: Стекло помогает достичь эффективных оптических функций и передачи сигнала и является основой фотонической технологии.

5) Подложки для упаковки MEMS и датчиков: Стекло обеспечивает точную и надежную платформу для упаковки MEMS и датчиков.

3. Структура цепочки промышленности стеклянной подложки

Цепочка промышленности стеклянной подложки охватывает несколько звеньев в верхнем, среднем и нижнем потоках:

Upstream: в основном сосредоточено на производстве полупроводниковых материалов, таких как подготовка специального стеклянного сырья и производство специальных покрытий, растворов для гравирования и других химических веществ. Кроме того, он также включает в себя исследования и разработки слоевых пленковых материалов и производство различных оборудования для обработки, среди которых оборудование для обработки полупроводников имеет особенно важное значение.

Средний поток: это производство стеклянных подложек, которое включает в себя несколько сложных процессных потоков и имеет чрезвычайно высокие технические требования. Это включает в себя ключевые звена, такие как формирование отверстий, заполнение отверстий и проводка. Среди них технология формирования отверстий преследует высокую эффективность, низкую стоимость и крупномасштабное массовое производство; Ключ к технологии заполнения отверстий заключается в прорывах в решениях для галванизации и процессах галванизации; технология проводки обеспечивает стабильность и точность соединений схемы.

Нижний поток: Обратите внимание на производительность стеклянных подложек в различных приложениях. В настоящее время чипы HPC и AI, интегрированные пассивные компоненты (IPD), сценарии с строгими требованиями к температурной толерантности (такие как краевые вычисления и промышленный Интернет вещей) и радиочастотные устройства рассматриваются в качестве потенциально важных областей применения для стеклянных подложек.

4. Перспективы развития стеклянных подложек

С быстрым развитием таких областей, как искусственный интеллект (ИИ) и высокопроизводительные вычисления (HPC), требования к производительности чипов растут. Технология стеклянной подложки открывает беспрецедентные возможности развития благодаря своим отличным физическим свойствам и передовому потенциалу упаковки. Крупные полупроводниковые компании по всему миру, такие как Intel и Samsung, активно внедряют технологию стеклянной подложки. Компания Intel объявила о том, что в 2030 году планирует массовое производство стеклянных подложек, и инвестировала 1 миллиард долларов США в завод в Аризоне для создания линии исследований и разработок и цепочки поставок стеклянных подложек.

Samsung сформировала единый фронт Samsung Electronics, Samsung Display и Samsung Electro-Mechanics, чтобы войти в исследования и разработки стеклянных подложек. Кроме того, все больше и больше ведущих компаний, включая BOE и TSMC, также начали активно изучать технологию стеклянной подложки.

Однако развитие индустрии стеклянной подложки также сталкивается с некоторыми проблемами, такими как высокие технические барьеры и производственные затраты. Однако с постоянным развитием технологий и постепенным снижением затрат, как ожидается, стеклянные подложки будут использоваться в более широком спектре областей, придавая новую жизнеспособность развитию полупроводниковой промышленности.

Как растущая звезда в упаковке полупроводников, стеклянные подложки стали центром внимания промышленности из-за их уникальных характеристик и широких перспектив применения. С непрерывным развитием технологий и непрерывным расширением рынка, как ожидается, стеклянные подложки будут играть все более важную роль в полупроводниковой промышленности.