玻璃中介层技术优势 - 玻璃中介层支持芯粒嵌入基板并实现3D堆叠，这是硅中介层无法实现的功能 [1] - 实验数据显示玻璃中介层相比硅中介层可实现2.6倍面积优化、21倍线长缩短、全芯片功耗降低17.72% [1] - 玻璃中介层在信号完整性提升64.7%、电源完整性改善10倍，但温度会升高15% [1] 芯粒集成技术背景 - 高复杂度系统良率提升的可行方法是将系统划分为"芯粒"，通过2.5D或3D方式集成 [3] - 2.5D集成允许在中介层上集成多个现成芯粒或复用不同技术节点的IP，实现异构集成 [3] - 玻璃是唯一允许将芯粒放置在基板内的材料，为嵌入芯片与顶部倒装芯片提供天然3D堆叠能力 [4] 5.5D堆叠架构创新 - 提出非TSV"5.5D"堆叠架构，芯粒间同时存在垂直和横向连接 [6] - 玻璃中介层支持通过RDL形成短距离芯片间"微过孔"互连，最小线宽/间距达2微米 [7] - 该架构利用玻璃通孔(TGV)实现电源与地连接，金属层数最少仅需3层 [34][39] 设计与仿真验证 - 采用RISC-V OpenPiton架构作为基准，将每个内核划分为逻辑芯粒和内存芯粒 [9][10] - 玻璃中介层芯粒占位面积最小，因35微米微凸点间距优于硅中介层的40微米 [21][22] - 在700MHz目标频率下，玻璃中介层芯粒工作频率达684MHz，功耗141.73mW [27] 性能对比结果 - 玻璃中介层总线长最短，比硅中介层缩短21倍，信号完整性眼宽达1.401ns [41][46] - 玻璃中介层PDN阻抗最低，功率瞬态仿真显示最快稳定时间和最低电压跌落 [48] - 热分析显示玻璃中介层逻辑芯粒温度31.7°C，内存芯粒27.5°C，略高于硅中介层 [52] 行业应用价值 - 玻璃中介层提供将芯粒直接嵌入基板的低成本方案，支持高密度异构集成 [4][6] - 玻璃加工成大尺寸面板的能力在构建多芯粒系统时展现出显著成本优势 [7] - 研究首次通过签核品质设计与精确仿真，量化了5.5D堆叠中玻璃中介层的制造成本优势 [8]

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]