最近講先進封裝,經常會看到幾個詞:玻璃基板、玻璃載板、玻璃中介層、玻璃核心基板。
它們聽起來很像,好像都是“把玻璃用到封裝里”。但如果不區分清楚,很容易把材料、結構和封裝功能混在一起,最后得出一個過于簡單的結論:玻璃基板要替代ABF,或者玻璃中介層要替代硅中介層。
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實際上,這幾個概念既有關聯,也有區別。
最簡單的理解是:
玻璃基板是一個大概念;
玻璃載板更偏“承載芯片的封裝基板”;
玻璃中介層更偏“芯片之間的高密度互連橋”;
玻璃核心基板則是“用玻璃替代傳統有機核心層”的封裝基板結構。
下面我們用一個城市交通系統來講清楚。
一、先把封裝想象成一座城市
如果芯片是一座城市里的核心建筑,那么封裝基板就像城市的地基、道路和立交橋。
芯片不能懸空存在,它需要一個平臺來承載;芯片和芯片之間需要通信,就需要道路;電源要送進去,就需要供電網絡;信號要高速跑,就需要低損耗線路。
過去,很多封裝基板主要用有機材料,比如ABF基板。它成熟、供應鏈完善,像城市里已經鋪好的普通道路系統。
但到了AI芯片、HPC、Chiplet時代,情況變了。
城市變大了,建筑更多了,車流量也暴增了。普通道路開始擁堵,地基也更容易變形。這時候,行業開始尋找新的封裝平臺,玻璃就進入了視野。
玻璃的優勢在于尺寸穩定性好、表面平整、介電損耗低、適合高頻高速信號,并且有潛力做大尺寸面板級加工。
二、什么是玻璃基板?
玻璃基板是最寬泛的說法。
只要以玻璃作為主要承載、絕緣或互連平臺,都可以籠統叫玻璃基板。
它可以用于顯示面板,也可以用于MEMS、射頻器件、傳感器、微流控芯片,也可以進入先進封裝。半導體封裝里說的玻璃基板,一般指的是把特種電子級玻璃用于芯片封裝互連平臺。
所以,玻璃基板更像一個“總稱”。
它強調的是材料基礎:這個平臺的核心材料是玻璃。
但只說“玻璃基板”,還不能判斷它到底在封裝里承擔什么角色。它可能是載板,可能是中介層,也可能只是某種功能性支撐層。
這就像你說“這是一塊土地”,但還沒說它是用來建機場、高速路,還是住宅區。
三、什么是玻璃載板?
玻璃載板更接近傳統意義上的封裝基板。
它的核心任務是:承載芯片,并把芯片和外部系統連接起來。
比如一顆AI芯片或者服務器CPU,不能直接插到主板上。它需要通過封裝基板,把芯片上的微小焊點逐級放大,最后連接到PCB主板。這個過程有點像把城市里的小路,逐漸接到主干道和高速公路。
傳統高端封裝常用ABF載板。所謂玻璃載板,就是在這個位置上引入玻璃材料,利用玻璃的尺寸穩定性和低損耗特性,改善大尺寸封裝的翹曲、對位和信號傳輸問題。
所以,玻璃載板強調的是“載”。它要托住芯片、連接芯片、傳遞信號和電源,是封裝系統里的承載平臺。
但它不一定只是一整塊玻璃,也可能是玻璃和ABF、有機介質、銅線路、RDL、TGV等結構組合而成。
四、什么是玻璃中介層?
玻璃中介層的重點不是“托住芯片”,而是“連接芯片”。
中介層英文常叫interposer,可以理解成芯片之間的高密度轉接橋。
在2.5D封裝里,GPU、AI ASIC、HBM等芯片需要非常近距離、高帶寬連接。直接用普通基板連接,線可能太粗、太長、損耗太大。所以中間要加一層高密度互連平臺,這就是中介層。
傳統高端方案常用硅中介層。硅中介層精度高,適合非常細的互連,但成本高,尺寸受晶圓限制。
玻璃中介層就是嘗試用玻璃來做類似的角色。它可以通過TGV玻璃通孔和表面RDL重布線,實現芯片之間的高密度互連。
如果用交通類比,玻璃載板像城市地基和道路系統,而玻璃中介層更像幾棟核心大樓之間的高速連廊。
它離芯片更近,互連密度要求更高,也更強調信號質量、線寬線距、對位精度和低損耗。
五、什么是玻璃核心基板?
玻璃核心基板是近幾年特別受關注的概念。
傳統ABF基板通常有一個有機核心層,外面再疊加多層線路和介質。這個核心層就像一塊主骨架。問題是,有機核心層在大尺寸、高溫、多層加工下可能出現熱漲縮、翹曲和對位誤差。
玻璃核心基板的思路是:把這個“骨架”換成玻璃。
也就是說,它不是把整個封裝基板都變成純玻璃,而是用玻璃作為核心層,再在兩面做線路、介質層、RDL、通孔和封裝連接結構。
它要解決的主要問題是尺寸穩定性和翹曲控制。
可以把傳統有機核心基板想象成一塊高端復合木板,工藝成熟,但受熱受力會有一定變形;玻璃核心基板則像一塊更平、更穩定的硬質骨架,有利于在更大尺寸上保持線路對位和封裝平整。
所以,玻璃核心基板往往被認為是玻璃進入AI/HPC大尺寸封裝的重要形態之一。
六、四個概念到底怎么區分?
可以用一句話總結:
玻璃基板是大類;
玻璃載板是封裝承載平臺;
玻璃中介層是高密度互連橋;
玻璃核心基板是用玻璃做基板核心骨架。
再換個比喻:
玻璃基板像“土地”;
玻璃載板像“城市地基和道路”;
玻璃中介層像“核心建筑之間的高速連廊”;
玻璃核心基板像“更穩定的建筑骨架”。
它們之間不是完全對立的關系,而是可能互相重疊。
比如一塊玻璃核心基板,可以作為玻璃載板的一部分;一塊帶TGV和RDL的玻璃結構,也可能承擔中介層功能。具體叫什么,取決于它在封裝系統里的位置和作用。
七、為什么這些概念容易被混用?
因為玻璃進入先進封裝后,不再只是單一材料,而是進入了多個層級。
它可以在最靠近芯片的位置做中介層;
也可以在封裝基板中做核心層;
還可以作為射頻、MEMS、CPO、微流控等器件的平臺;
未來甚至可能參與光電共封裝和面板級封裝。
這就導致“玻璃基板”這個詞經常被泛化使用。
但做產業分析時必須拆開看。因為不同位置,對工藝要求完全不一樣。
玻璃中介層更看重互連密度、線寬線距和信號完整性;
玻璃核心基板更看重大尺寸穩定性、翹曲控制和基板良率;
玻璃載板更看重封裝裝配、可靠性和客戶認證;
TGV則是支撐這些結構實現垂直互連的關鍵工藝。
如果把這些都混成一個概念,就很容易高估產業進度。
八、玻璃基板是不是馬上要替代ABF和硅中介層?
不能這么簡單理解。
玻璃確實有優勢,尤其是在大尺寸、高頻高速、低損耗和尺寸穩定性方面。但先進封裝是系統工程,不是材料參數比賽。
玻璃要真正進入高端AI/HPC封裝,還要解決TGV打孔、孔壁清洗、金屬化、銅填孔、RDL細線、銅玻璃附著力、玻璃搬運、切割、熱循環、濕熱可靠性、翹曲控制和量產良率。
所以,更合理的判斷不是“玻璃基板替代一切”,而是“玻璃基板可能在部分高端封裝場景中,成為有機基板和硅中介層之外的重要補充路線”。
在AI/HPC、Chiplet、CPO和高頻通信中,它有機會;但機會能不能變成量產,還要看客戶認證、成本和良率。
九、總結
玻璃基板、玻璃載板、玻璃中介層、玻璃核心基板,這幾個詞看起來相似,本質上是在描述玻璃材料進入先進封裝后的不同角色。
玻璃基板是總稱,強調材料;
玻璃載板強調承載芯片和連接外部系統;
玻璃中介層強調芯片之間的高密度互連;
玻璃核心基板強調用玻璃替代有機核心層,改善大尺寸封裝的穩定性和翹曲問題。
理解這些概念,關鍵不是死記名詞,而是看它在封裝系統里處于什么位置、承擔什么功能、解決什么痛點。
一句話概括:玻璃不是簡單換一種基板材料,而是先進封裝在AI/HPC和Chiplet時代尋找新系統平臺的一條重要路線。
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