來源：《半導(dǎo)體芯科技》雜志

英特爾為支持摩爾定律延續(xù)的最新舉措，涉及放棄有機(jī)基板（在計(jì)算芯片中數(shù)據(jù)和電力進(jìn)出的媒介）而采用玻璃基板。英特爾官網(wǎng)近日發(fā)表的一篇博文透露了其在商用玻璃基板方面的工作，它認(rèn)為這是支持人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更高密度、更高性能芯片的關(guān)鍵。

△英特爾展示使用玻璃基板制成的未完成封裝

英特爾表示，與現(xiàn)在的有機(jī)基板相比，玻璃具有獨(dú)特的性能，如超級(jí)平整度以及更好的熱性能和機(jī)械穩(wěn)定性，從而在基板中實(shí)現(xiàn)更高的互連密度。這些優(yōu)勢(shì)將允許芯片架構(gòu)師創(chuàng)建用于人工智能等數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載的高密度、高性能芯片封裝。為人工智能和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用開發(fā)更大、更復(fù)雜的加速器的壓力可能會(huì)刺激對(duì)玻璃等更高效基材的需求。

“當(dāng)今的計(jì)算機(jī)越來越多地在一個(gè)基板上使用多個(gè)芯片。隨著這些基板上承載的硅不斷增加，我們當(dāng)前的有機(jī)基板（主要是塑料）可能會(huì)變形。玻璃更堅(jiān)硬，可以在一個(gè)封裝上處理更多的芯片，在相同的封裝尺寸上，玻璃基板能夠承載的芯片含量比有機(jī)基板多 50%。”英特爾的Rob Kelton 說。

英特爾正在大力宣傳其先進(jìn)封裝技術(shù)，包括嵌入式多芯片互連橋 (EMIB) 和 Foveros，這些技術(shù)用于 chiplet 小芯片的 2D 和 3D 封裝。雖然這些技術(shù)涉及各種小芯片的接口和供電方式，但英特爾這次的最新發(fā)展是基于集成這些芯片的介質(zhì)。

Gartner 分析師 Gaurav Gupta 表示，這個(gè)想法相當(dāng)簡(jiǎn)單，只需將有機(jī)基板中的 PCB Core（芯板）替換為玻璃基板。這帶來了許多好處，包括卓越的光學(xué)和機(jī)械性能。例如，玻璃的熱膨脹率接近硅，這應(yīng)該有助于減輕翹曲或收縮的可能性。

耐高溫的能力是值得注意的，因?yàn)橛⑻貭柨吹讲ＡЩ宓牡谝粋€(gè)應(yīng)用是大型數(shù)據(jù)中心、人工智能和圖形應(yīng)用，其中高密度封裝的小芯片，通常可能在截然不同的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。與此類多芯片封裝相關(guān)的熱應(yīng)力是英特爾試圖通過新的測(cè)試和驗(yàn)證機(jī)制解決的問題之一。

英特爾認(rèn)為，玻璃的特性可以實(shí)現(xiàn)更大的互連密度。據(jù)估計(jì)，玻璃基板可以使互連密度增加十倍。換句話說，玻璃基板應(yīng)該允許更多數(shù)據(jù)更快地流入和流出處理器。英特爾期望實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法之一是將光學(xué)互連直接集成到基板中。

英特爾多年來一直在研究硅光子學(xué)的使用。最近，這家芯片制造商展示了一款具有 8 個(gè)核心、528 個(gè)線程和1TB/s 光學(xué)互連的原型處理器，旨在應(yīng)對(duì) DARPA 最大的圖形分析工作負(fù)載。

英特爾的目標(biāo)是在“本十年的后期”將使用玻璃基板的下一代封裝技術(shù)推向市場(chǎng)。因?yàn)楣こ滩Ａб憩F(xiàn)出特定的性能，同時(shí)又可以以可靠且經(jīng)濟(jì)可行的方式大規(guī)模生產(chǎn)，這是非常困難的，需要花費(fèi)很多的時(shí)間。

英特爾預(yù)計(jì)，到 2030 年左右，該行業(yè)將面臨有機(jī)基板的極限。但是，至少目前而言，有機(jī)基板與英特爾的EMIB 或臺(tái)積電的 CoWoS 等技術(shù)相結(jié)合是足夠好的，會(huì)成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。

值得注意的是，英特爾并不是唯一一家認(rèn)真研究玻璃作為半導(dǎo)體材料的公司。例如，德國(guó)晶圓制造商 Plan Optik AG 為各種微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 應(yīng)用開發(fā)了多種玻璃晶圓?？祵幑緦ｉT生產(chǎn)從智能手機(jī)屏幕到光纖等各種產(chǎn)品的精品玻璃，也在開發(fā)用于液晶面板的玻璃基板。

英特爾沒有宣布正在與誰(shuí)合作開發(fā)這些玻璃基板，但表示，在不久的將來將會(huì)與主要行業(yè)參與者以及基材供應(yīng)商合作。

審核編輯 黃宇