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玻璃基板成AI晶片大尺寸封裝解方 ...
隨著AI算力需求提升,AI晶片單一封裝尺寸逐漸擴大。然而,傳統有機基板在高溫下容易產生翹曲(warpage)問題,進而影響良率,成為大尺寸先進封裝的關鍵瓶頸。為此,各大封裝廠積極布局下一代材料—玻璃,希望藉其優異的熱學和機械特性克服相關挑戰。
然而,隨著單一封裝尺寸增加,方形晶片越來越難有效貼合圓形晶圓,導致晶圓邊緣的耗損面積比例上升。業界因此改採面板級封裝( PLP),透過方形面板提升面積使用率。
此外,大尺寸封裝若沿用傳統的有機基板,在回焊(reflow)加熱過程可能出現翹曲,降低整合良率。因此,表面平整且熱膨脹係數( CTE)與矽相近的玻璃,成為取代有機材料作為中介層和載板的理想方案。
觀察玻璃基板優勢,玻璃的熱膨脹係數約3~9 ppm/℃,矽則約2. 6 ppm/°C,和兩者更加匹配,能在大尺寸封裝時保持良率穩定。而玻璃為優良的絕緣體,介電常數和耗損皆較低,在高速傳輸時也能保持訊號完整。加上玻璃有極高的表面平整、光滑度,可實現更精細的線寬/線距(L/S)。
目前台灣、韓國、日本、美國各大晶圓廠和OSAT皆新增玻璃載板和玻璃中介層產品線。如台積電計畫2026年建置310x310 mm尺寸的CoP oS(Chip-on-Panel-on-Substrate)實驗產線,並於2028-2029年間量產。CoPoS將玻璃作為中介層,對熱膨脹係數的要求更嚴格,且厚度僅有玻璃載板的一半,研發難度更高。
英特爾也積極發展,2023年宣布推出業界首款用於下一代先進封裝的玻璃載板,預計2026至2030年間量產。
「SeWaRe」是目前玻璃基板最大的量產挑戰,意指在玻璃鑽孔、切割過程出現的微裂痕 (micro-crack)。因玻璃具有脆性,一旦玻璃基板出現微裂紋,該處易成為應力集中點,導致基板在後續測試和封裝過程斷裂。
為降低SeWaRe發生機率,目前主流玻璃基板製程包括玻璃通孔、樹脂層層壓、種子層濺鍍,和金屬層電鍍。其中,玻璃通孔(TGV)是在玻璃內部作雷射改質(Laser Modification),再進行選擇性濕蝕刻,形成通孔分散壓力。樹脂層層壓則是在玻璃表面壓合一層樹脂緩衝層,避免晶片上的銅線與玻璃接觸後熱漲冷縮而破裂。
玻璃基板製程中,主要半導體設備與材料多由歐、美、日大廠掌握,如提供TGV通孔設備的LPKF、提供Low CTE玻璃的SCHOTT、Corning 等。台廠鈦昇則於2024年成立台灣「E-Core System」玻璃基板供應商聯盟,成員橫跨TGV通孔、蝕刻、濺鍍、電鍍、檢測等廠商。
儘管目前玻璃基板的核心技術與高階設備仍由外國大廠主導,但台廠藉由垂直整合力求突破,若能掌握台積電CoPoS設備在地化採購趨勢,或於2026年小量量產時建立標竿案例,抑或與具備核心技術的外國大廠結盟,可望在玻璃基板供應鏈中扮演更重要角色。
2026-05-27
By: 摘錄工商A8版