来源：学术搬运工Up主 ，作者学术搬运工Up主

采用硅通孔 (TSV) 技术已成为集成 2.5 和 3D Si 芯片以及中介层的关键。TSV 具有显著的优势，包括高互连密度、缩短信号路径和提高电气性能。然而，TSV工艺的实施也存在电气损耗、基板翘曲和高制造成本等挑战。相比之下，基于玻璃的玻璃通孔 (TGV) 具有良好的特性，例如出色的绝缘性能、成本效益和可变的热膨胀系数 (CTE) 值，可减轻堆叠器件的翘曲。此外，它们还有助于小型化并支持高频应用。尽管半导体传统上采用硅基板，但为了满足移动电子设备和物联网等先进电子元件的要求，对玻璃基板的需求也在增加。2022 年玻璃通孔 (TGV) 基板的市场规模估计为 6000 万美元，预计到 2029 年将达到 4.805 亿美元，2023 年至 2029 年预测期内的复合年增长率为34.2%。

玻璃具有低介电常数、低电损耗和可变的热膨胀系数 (CTE)，被认为是射频通信和中介层应用的合适材料，需要形成精确的 TGV 来实现芯片之间的电连接。下图显示了以玻璃和 TGV 作为中介层的 2.5D 半导体封装应用的示例。

一般来说，TGV工艺在HBM中的应用潜力主要在于以下几点：

   - 改进电气性能：玻璃基板的介电常数较低，使用TGV可以减少信号损耗，提高数据传输速率，这对于HBM这样的高带宽内存尤为关键。

   - 热膨胀匹配：玻璃基板的热膨胀系数与芯片更加匹配，减少了在高温操作下产生的应力，从而提高HBM的可靠性。

   - 尺寸与集成度：TGV技术可以用于更高密度的通孔布局，从而实现更紧凑的封装形式，适合HBM的高层堆叠设计。

与传统的引线键合相比，TGV 可实现更密集的互连，从而能够在有限的空间内放置更多的电信号。在玻璃基板上实施的 TGV 有助于抑制串扰和插入损耗等问题，这些问题在硅基 TSV 中很常见。玻璃出色的 RF 透明度使高频信号能够轻松通过 TGV 传输，从而实现高频下的低电气损耗和在无线通信和雷达应用中的高性能。此外，玻璃基板的刚性和绝缘性、低成本以及厚度约 100 um的超薄柔性玻璃基板的好处在电子封装领域提供了优势。而且，玻璃基板的热稳定性和机械稳定性可实现更密集的互连和可扩展性，从而提高半导体性能。

优化 CTE 对于实现可靠的 3D 封装至关重要。与硅不同，非晶玻璃具有可变的 CTE，这可最大限度地减少因与其他材料的 CTE 不匹配而导致的翘曲。下图显示了 2.5D 封装中因 CTE 不匹配而导致的翘曲：(a) 显示硅中介层的翘曲，而 (b) 演示了如何调整 CTE 以最大限度地减少玻璃和基板之间的翘曲。

翘曲也是先进封装领域面临的一大难题，如具有高集成度和优异散热特性的扇出型晶圆级封装（FOWLP）。与传统封装相比，FOWLP 的厚度更薄，并且是在晶圆级进行加工，因此其翘曲程度远高于芯片级。玻璃材料可调节的CTE可最大程度地减少因基板变薄变大而引起的问题，在先进3D封装领域具有很高的适用性。另一方面，也需要解决与Si相比热导率较低、表面缺陷导致裂纹等难题。随着英特尔近日在Semicon Japan展会上宣布以TGV及相关技术实现“先进半导体封装基板技术的下一代发展”，相关各类技术领域也都取得了重大进展。

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