中国粉体网讯  如果把芯片比作数字世界的大脑，那么封装技术就是保护大脑并让它与外界高效沟通的"神经系统"。在半导体技术飞速发展的今天，一种看似普通的材料——玻璃，正在芯片封装领域扮演越来越重要的角色。玻璃中介层作为连接不同芯片的"隐形桥梁"，正悄悄改变着半导体产业的格局。

芯片世界的"立交桥"

想象一下，城市交通需要立交桥来连接不同方向的道路，芯片内部的信号传输也需要类似的"交通枢纽"。玻璃中介层就是这样一种特殊的"电子立交桥"，它以玻璃为基底，在上面刻蚀出精细的电路和贯通的过孔，把多个芯片像搭积木一样连接起来。

玻璃中介层的核心结构包括玻璃基板、重分布层（RDL）和玻璃通孔（TGV）三部分。玻璃基板就像立交桥的路面，提供平整的支撑平台，玻璃的表面非常光滑，粗糙度堪比硅片，能让精细电路像画在画布上一样精准；TGV是贯穿玻璃的"垂直通道"，相当于立交桥的立柱，让信号能在不同芯片层之间上下传输，Samtec公司的TGV工艺能把过孔间距做到40微米，相当于头发丝直径的一半；RDL是玻璃两侧的"电路网络"，如同立交桥的匝道，把芯片的信号重新分配到不同连接点。

为什么玻璃能成为芯片的"桥梁"？

玻璃看似普通，却拥有许多适合芯片封装的"超能力"

热稳定性：芯片工作时会发热，不同材料热膨胀率不同就会导致变形。玻璃的热膨胀率（3-4ppm/℃）和硅芯片（2.6ppm/℃）较为接近，比传统有机基板（15-20ppm/℃）好太多。就像两个人走路步伐一致，玻璃和芯片在温度变化时能"同步伸缩"，减少焊点开裂的风险。例如，厦门大学于大全团队将金刚石直接集成到芯片背面,并与玻璃基板进行异质集成构建了一个高效的散热系统。该研究采用纳米层Cu/Au重结晶的低温连接技术,将金刚石与硅芯片键合,并将此结构封装到玻璃基板上。玻璃基板作为中介层,其低热膨胀系数与硅芯片的良好匹配有效减少了热循环过程中产生的热应力。

金刚石-芯片-玻璃中介层封装集成和热测试  来源:Zhong.Heterogeneous integration of diamond-on-chip-on-glass interposer for efficient thermal management.

电学特性：玻璃材料是一种绝缘体材料，介电常数只有硅材料的1/3左右，损耗因子比硅材料低2-3个数量级，使得衬底损耗和寄生效应大大减小，可以有效提高传输信号的完整性。

平整度：玻璃基板的表面粗糙度极低，这种平整度让工程师能在上面刻蚀出25微米以下的精细电路（相当于头发丝的1/3）。

从实验室到量产的"最后几道坎"

制造工艺：玻璃比硅更硬，在上面加工精细过孔就像在玻璃上穿针。目前主流的激光打孔技术虽然能打出微米级的孔，但孔的精度和一致性还需提升。比如1mm厚的玻璃基板，要钻出直径50微米的孔，相当于在1厘米厚的玻璃上钻针孔，稍有偏差就会导致玻璃开裂。

检测难题：玻璃是透明的，传统检测硅片的光学显微镜很难发现玻璃内部的缺陷。就像检查透明玻璃杯中是否有杂质，肉眼很难看清。目前需要用红外成像或X射线CT扫描，但检测速度很慢。

生态协同：采用玻璃中介层需要整个产业链协同创新，材料商要开发更适合封装的低膨胀玻璃，设备商要改进刻蚀、检测设备，芯片厂商要重新设计封装架构

这就像拍电影，需要导演、演员、摄影师等团队配合，玻璃中介层的普及也需要整个半导体产业链"拧成一股绳"。

结语：一块玻璃的"芯"革命

从硅片到玻璃，看似简单的材料变化，背后是半导体封装技术的重大革新。玻璃中介层就像一块被科技赋能的"魔法玻璃"，既能让芯片互联更高效，又能降低封装成本，为摩尔定律的延续提供了新路径。

尽管挑战依然存在，但英特尔等企业的积极探索，以及康宁、肖特等材料商的创新支持，正在推动玻璃中介层从实验室走向量产。也许在不久的将来，我们手中的手机、家里的智能设备、数据中心的超级计算机，都会用上这块连接芯片与未来的"隐形桥梁"。

参考来源:

英特尔、Samtec官网

张兴治.玻璃基板在芯片封装中的应用和性能要求

Zhong.Heterogeneous integration of diamond-on-chip-on-glass interposer for efficient thermal management.

陈俊伟.玻璃在5G通讯中的应用

(中国粉体网编辑整理/月明)

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