随着 AI 驱动的高性能计算（HPC）不断发展，半导体行业正面临日益严峻的封装挑战。为了满足不断增长的 I/O 带宽需求，处理器必须以前所未有的速度与高带宽存储器（HBM）及相邻 chiplet 进行通信。
虽然基于 chiplet 的架构为更高性能和更优扩展性提供了有前景的发展路径，但它也对先进封装技术提出了新的要求。其中一个关键需求是持续缩小再分布层（RDL）特征尺寸，以提供降低数据瓶颈所需的互连密度。
在上一篇文章《The Die is Not Enough》中，我们探讨了无掩模光刻如何实时校正图形并实现超越标准掩模版尺寸的写入。今天，我们将关注先进封装研究中的一个新兴方向：探索玻璃基板作为未来高密度封装平台的潜在方案。
为什么选择玻璃？探索超越亚 2 µm 特征的路径
如今的高密度 RDL 通常建立在有机核心上的 Ajinomoto Build-up Film（ABF）之上。然而，随着行业探索超精细特征（亚 2 µm 线宽/间距），研究人员和制造商正在评估多种方案，以提升尺寸稳定性、表面质量和可扩展性。玻璃基板正作为一种潜在方案而受到广泛关注。
推动这项研究的两个关键原因是：
- 表面粗糙度与平整度：在极其精细的几何结构下，基板表面质量变得越来越重要。玻璃提供了极其光滑和平整的表面，这可能有助于实现更均匀的沉积工艺以及更紧密的线宽/间距尺寸。
- 尺寸稳定性：大尺寸基板在加工过程中会经历热应力和机械应力。与许多有机材料相比，玻璃能够提供更高的刚性和优异的热稳定性。此外，它还能实现与硅更接近的热膨胀系数（CTE）匹配，从而有助于降低大型 AI 和 HPC 封装在热循环过程中的应力。
与此同时，制造可行性、搬运、玻璃通孔（TGV）集成、生态系统成熟度以及经济高效地扩展至量产等重大挑战依然存在。玻璃基板的长期应用时间表仍在不断演进，行业也在并行探索多种材料与工艺方案。
协同生态系统：与 IZM 和 Georgia Tech 共同推进先进封装
先进封装过于复杂，任何一家公司都无法独立完成。Heidelberg Instruments 很自豪能够参与协同生态系统建设，弥合研发、试验线开发以及未来工业化生产之间的差距。
- Glass Panel Technology Group（GPTG）：该联盟由 Fraunhofer IZM 牵头，汇聚了产业和研发合作伙伴，覆盖大尺寸玻璃核心基板的完整工艺链——从玻璃通孔（TGV）和再分布层（RDL）到组装。Fraunhofer IZM 嵌入与基板技术（EST）团队负责人 Ruben Kahle 表示：“我们正在将高精度半导体工艺扩展并适配到大尺寸、低成本的矩形玻璃面板。”
- 3D Systems Packaging Research Center（3D-PRC）：通过与 Georgia Tech 合作，Heidelberg Instruments 参与了面向未来封装路线图以及面板级玻璃基板上越来越精细线宽/间距尺寸的研究。
无掩膜光刻如何赋能“玻璃芯基板”
玻璃基板的探索需要灵活的光刻工作流程、快速的工艺迭代以及自适应图形化能力。这正是 Heidelberg Instruments 的 MLA 300 无掩模对准曝光机和 VPG 系列支持先进封装研发、试验线以及中等产量生产环境的关键所在。
自适应对准与畸变补偿
即使像玻璃这样刚性的基板，在介电层层压等工艺步骤中也可能产生微观畸变。无掩模光刻通过对基板进行成像，并在曝光过程中实时调整数字图形，实现实时对准校正。这有助于提升大尺寸面板上 RDL 图形与 TGV 结构之间的叠加精度。
支持工艺探索
Heidelberg Instruments 系统支持评估新兴工艺流程，包括半加成工艺（SAP）、先进介电材料以及用于镶嵌（Damascene）工艺方案的可光刻介电材料（PPD）。
无掩模光刻的灵活性使工程师能够快速迭代设计、高效评估新材料，并在无需为每次设计修改制作新光掩模的情况下调整工艺参数。
支持未来扩展
尽管目前行业重点集中在 2 µm 线宽/间距尺寸，但研究路线图仍在不断迈向更精细的几何结构。Heidelberg Instruments 的无掩模平台支持这些未来需求的工艺开发，同时支持最大达 510 mm × 515 mm 的面板级封装格式的大面积曝光策略。
可持续性与高效工艺开发
在 Heidelberg Instruments，技术创新与 LAB14 可持续发展战略密切结合。玻璃的尺寸稳定性以及自适应光刻工作流程，通过减少掩模迭代并实现更快的优化周期，有助于降低工艺开发与原型制作中的材料浪费。此外，面板级方法还能实现更高效的面积利用。
通过使用更少的 build-up 层实现更高的互连密度，可以减少化学品和介电材料的消耗，从而实现更具资源效率的生产周期，并提高未来先进封装流程中的整体制造效率。
结论：塑造先进封装的未来
