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颠覆中介层,玻璃来了!
半导体行业观察·2025-06-16 09:47

玻璃中介层技术优势 - 玻璃中介层支持芯粒3D堆叠,实现硅中介层无法达到的垂直集成能力,通过实验验证在面积优化(2.6倍)、线长缩短(21倍)、功耗降低(17.72%)、信号完整性提升(64.7%)及电源完整性改善(10倍)方面显著优于硅中介层,但温度会升高15% [1] - 玻璃中介层独有的"5.5D"架构支持芯粒嵌入基板腔体,通过微过孔互连形成短距离垂直连接,结合RDL实现高密度布线,最小线宽/间距达2微米,面板级加工成本更低 [6][7] - 玻璃通孔(TGV)技术替代硅通孔(TSV),实现更小直径(与硅相当)和更高带宽互连,同时支持电源分配网络(PDN)的平面化设计,阻抗降低10倍 [4][31][44] 芯粒集成方案对比 - 2.5D集成采用硅/有机/玻璃中介层并排封装芯粒,3D集成依赖TSV堆叠,玻璃是唯一支持芯粒嵌入基板实现非TSV堆叠的材料,可降低30%制造成本 [2][4] - 玻璃中介层微凸点间距最小(35微米),逻辑芯粒面积仅0.67mm²,较硅(0.88mm²)和APX有机材料(1.20mm²)分别缩小24%和44%,内存芯粒面积保持0.67mm²不变 [18][20] - 垂直堆叠布局使玻璃中介层金属层数最少(3层),总线长缩短21倍,而硅/有机中介层需4-6层金属层并采用横向布线,APX因50微米凸点间距导致绕线增加15% [33][36][38] 系统级性能验证 - 采用RISC-V OpenPiton双核架构验证,玻璃中介层逻辑芯粒工作频率达684MHz,功耗141.73mW,AIB I/O面积占比仅3.4%,性能与硅中介层(689MHz/138.76mW)相当但面积更优 [21][25] - 信号完整性测试显示玻璃中介层眼图最佳(眼宽1.401ns/眼高0.853V),硅中介层因长线缆和多金属层穿越导致眼宽劣化64.7% [42] - 热分析表明玻璃中介层逻辑芯粒温度31.7°C,内存芯粒27.5°C,虽高于硅中介层(23.3°C)但远低于APX有机材料,嵌入式芯粒热量通过TGV向上传导的设计需优化散热 [46][49] 制造工艺创新 - 玻璃湿法刻蚀/激光钻孔实现可控腔体深度,表面平坦化工艺解决RDL不平整问题,紫外激光微过孔宽深比1:1,半加成法铜布线搭配50nm钛层提升附着力 [6] - 佐治亚理工学院PRC中心已实现2微米线宽/间距的玻璃中介层量产能力,CoWoS硅中介层线宽0.4微米但成本高30%,Shinko有机中介层通过薄膜层改进线宽 [15] - 协同设计流程整合Cadence Innovus(PPA分析)、西门子Xpedition(布线)和Ansys工具(热仿真),实现签核级仿真精度 [12][14][45]