随着人工智能训练与推理需求快速攀升,算力芯片正沿着“更大封装面积、更高互连密度、更复杂多芯片协同”的路径演进。
然而,芯片制造受限于光刻视场大小,单颗晶圆上的超大芯片难以无限放大,业界普遍转向通过先进封装把多个小芯片在同一封装内高带宽互联,以获得接近“单芯片”体验。
由此带来的新难题,是封装尺寸不断逼近材料、工艺与可靠性的极限,业内形象称之为“尺寸墙”。
从原因看,传统有机树脂基板在高温工况下热胀冷缩明显,尤其在数据中心长时间高负载运行和频繁热循环环境中,基板翘曲容易引发芯片贴装与互连失效,限制了超大封装与超细间距互连的进一步推进。
与此同时,AI芯片的I/O数量和互连带宽持续增加,对布线层数、线宽线距、凸点间距提出更严苛要求。
有机材料在加工精细度与热机械稳定性方面的边界逐渐显现,迫使产业寻找更稳定、更可加工的新“地基”。
在此背景下,相关报道披露,英特尔首度公开展示一款78mm×77mm的玻璃芯基板封装原型,并在其中集成EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)技术。
EMIB可理解为嵌入基板内部的高速互连通道,用于把相邻芯片进行高密度、低延迟连接,从而在多芯片组合方案中提升数据交换效率。
该原型封装面积据称已达到常规光罩尺寸的约两倍,直观体现出“以封装扩展系统能力”的技术路线。
从影响看,玻璃材料与硅在热膨胀系数上的接近,使其在温度变化下尺寸更稳定,有助于降低翘曲与应力集中;其表面平整度高,也更利于实现更精细的线路刻蚀与更高密度互连。
报道还称,该原型采用“10-2-10”堆叠架构,以约800微米厚玻璃芯为中心,上下各形成10层重布线层,总计20层用于复杂信号传输,并实现约45微米的凸点间距。
这类设计指向两个关键诉求:一是以较厚玻璃芯增强大尺寸封装的机械刚性,提升在高压、高热环境下的结构稳定性;二是通过更多布线层与更细互连间距,支撑高I/O密度与高速信号完整性,契合AI加速器“带宽饥渴”的现实需求。
同时,业界对玻璃基板的普遍担忧在于加工与搬运阶段容易出现微裂纹,隐蔽缺陷在热循环测试中可能演变为灾难性破裂,成为规模化量产的重要门槛。
相关报道提及英特尔提出“No SeWaRe”宣示,指向其在切割、封装与工艺控制方面已显著降低乃至消除微裂纹风险。
若这一可靠性问题得到工程化解决,将直接影响玻璃基板从实验室走向量产的节奏,也将对产业链的材料体系、设备工艺、良率控制与标准体系形成牵引。
对策层面,超大尺寸封装并非单点技术可独立完成,往往需要材料、工艺与系统设计协同推进:材料上要兼顾低热膨胀、可加工性与强度韧性;工艺上需要更精密的图形化、对准与互连技术,并建立针对玻璃脆性特征的搬运与检测体系;设计上则要在多芯片分割、功耗与散热、信号完整性、供电网络等方面进行系统优化。
EMIB等互连方案的引入,有望在不牺牲太多封装面积的前提下提升互连效率,但其实现仍依赖更高一致性的制造与更严格的可靠性验证。
前景方面,玻璃基板被视为下一代先进封装的重要方向之一,尤其适合面向高端AI加速器、服务器与数据中心场景的超大封装与高密度互连需求。
随着多芯片架构成为主流,封装平台的竞争将从“能否做出来”转向“能否稳定量产、能否形成生态”。
未来一段时间,行业关注点预计将集中在三方面:其一,玻璃基板在高温热循环、长期应力与跌落冲击等可靠性指标上的量产级数据;其二,与现有封装产线的兼容程度及成本曲线;其三,围绕互连标准、材料供应、设备能力与测试方法的协同成熟度。
若上述要素逐步明朗,玻璃基板有望在高端算力芯片的先进封装路径中占据更重要位置。
英特尔玻璃基板技术的亮相,标志着半导体封装领域迈入新阶段。
在全球科技竞争日益激烈的背景下,核心技术的自主创新已成为产业发展的决定性因素。
未来,随着玻璃基板技术的进一步推广,高性能计算芯片的性能边界或将再次被重新定义。