在人工智能和集成电路技术飞速发展的浪潮中,AI芯片已成为全球科技竞争的焦点领域。随着摩尔定律逐渐逼近物理极限,后摩尔时代的AI芯片发展愈发依赖于先进封装技术来实现算力的提升和功耗的降低。

近日,越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品已试制完成,实现封装工艺全流程自主研发与制造!为高密度封装领域提供了兼具超低翘曲特性和轻质化优势的先进解决方案。

越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制
图1 越摩首颗超大尺寸玻璃基板GPU产品样品

 

 

 

 

 

产品特点

 

 

越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制
图2 越摩首颗超大尺寸玻璃基板GPU产品结构图

超大尺寸封装封装整体尺寸70×70mm²,集成的芯片总面积高达到2648mm²,芯片与基板的有效面积占比达到54%以上(单芯片GPU方案的有效占比为32.7%)。

超薄超轻:封装体重量仅21g,较传统方案减重30%,赋能未来轻量化终端设备。

零妥协稳定性:面内翘曲值低至62μm,热膨胀系数(CTE)精准匹配硅芯片(3.2 ppm/℃),彻底解决高温制程下的形变难题。

在总体封装厚度、翘曲以及重量等方面,相较于传统的有机基板方案展现出明显的优势。

 

 

 

为何选择玻璃基板?五大技术制高点

 

 

1.较高的表面平整度与低粗糙度纳米级光滑度,适合高精度光刻、微细线路加工和显示技术,更有利于高密度RDL布线。

2.低翘曲优势与高抗形能力热膨胀系数可调整至与硅芯片接近,不易因封装过程中产生热量导致各层材料间形变程度不同而发生翘曲。同时其杨氏模量为 50-90GPA,明显高于有机材料,抵抗形变能力更强。

3.电气性能优越,减少传出损耗玻璃是一种绝缘材料,相对介电常数仅约为硅片的三分之一。从而在传输过程中减少信号损失,可以在高速传输过程中提供更好的功率效率或更好的信号完整性。

4.高效导热,优化系统热管理玻璃基板的导热率显著高于有机基板,散热性能更强,能够更有效地将热量从电子元件传导到外部环境,从而改善系统的热管理。

5.化学稳定性出色:能有效抵抗湿气、酸碱等环境侵蚀。

 

 

 

越摩先进低翘曲与轻量化的解决方案

 

 

在先进封装工艺中,玻璃基板产品展现出优异的热机械稳定性和轻量化设计优势。

如图3所示,在回流焊过程中Bump区域的最高温度在250℃左右。整个产品不同时刻的温度分布较为均匀,如图4所示。仿真的温度曲线与实际测试值匹配较好。在FC工艺后,基板的翘曲均值为74μm (仿真值为78μm),准确度达94.8%,该翘曲数值相较于传统树脂基板的封装方案有较大幅度的下降;在Underfill填充固化后,基板翘曲减小至37.4μm,而由于材料的塑性累积,在经历过回流焊植球工艺后,基板翘曲增大至62.2μm(仿真值为68.7μm)。

越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制
图3 FC过程中的温度变化

越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制
图4 FC过程中不同时刻温度分布

从主要封装工艺过程中基板的翘曲变化可知,玻璃基板产品在高低温变化过程中展现出优异的热机械稳定性。

越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制
图5 封装过程中基板的翘曲变化

此外,该产品在保持优异机械载荷耐受性的同时,实现了轻量化封装方案,产品总重仅为21g。相较需依赖金属环(Ring)或金属散热盖(Hat)的树脂基板解决方案,本产品通过玻璃基材本身的高平面度特性,在无需额外增重结构的前提下,即实现较传统树脂基板方案减重达30%以上。为高密度封装领域提供了兼具超低翘曲特性和轻质化优势的先进解决方案。

 

 

 

终章

 

 

从AI大模型的十万亿参数战场,到低轨星座的万星互联时代,玻璃基板有望成为驱动半导体产业升级的核心引擎。越摩先进始终致力于推动封装技术的创新,为客户提供更高效、更可靠的封装解决方案。期待与您共同开启先进封装技术的新篇章!

越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制
越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制
·关于越摩·

 

湖南越摩先进半导体有限公司(简称:越摩先进)成⽴于2020年10⽉,注册 资⾦4.66亿元,是⼀家专注于封装⾏业的技术创新型企业。公司的核⼼研发团 队拥有15年以上的先进封装⾏业从业经历,拥有行业领先的多物理场联合设计、仿真、先进封装⼯艺研发及量产加工能力。越摩先进秉承服务客户为宗旨,以技术推动行业发展,产品领域包括算力产品、北斗导航、汽车电子、工业控制、新能源、存储、生物医疗、可穿戴、物联网和射频等。越摩先进一期厂房面积51000+㎡,目前已经建成QFN/DFN、CSP/BGA/LGA、fcBGA、SiP、Chiplet 等多条先进封装生产线。

越摩先进在企业发展过程中,先后荣获了一系列荣誉,包括国家级高新技术企业、湖南省专精特新中小企业、湖南省省级企业技术中心、湖南省创新创业大赛一等奖等。

原文始发于微信公众号(越摩先进):越摩先进首颗超大尺寸玻璃基板样品完成试制

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作者 808, ab

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