玻璃基板與矽中介層最大的差異在於「材料與可處理的尺寸」。矽中介層在CoWoS等已有實績,可實現1μm L/S以下的超微細RDL,但尺寸上限為300mm晶圓,矽原料成本與CMOS設備成本也較高。玻璃基板可用510×515mm級的大型面板處理,優勢在於低介電損耗、優異的平坦度與熱膨脹的可控性,但量產初期的L/S約為2μm。英特爾正將其作為次世代材料推動。
主要差異
| 比較項目 | 玻璃基板(Glass Substrate) | 矽中介層(Si Interposer) |
|---|---|---|
| 材料 | 玻璃(低介電常數、低損耗、熱膨脹可控) | 矽晶圓(CTE≒2.6ppm/°C) |
| 製造尺寸 | 可對應大型面板(510×515mm等)→高產能 | 受晶圓尺寸限制(最大300mm) |
| 成本 | 具降低製造成本的潛力(大面積處理) | 矽晶圓原料成本與CMOS製程設備成本高 |
| 佈線密度 | 量產初期約2μm L/S,微細化開發中 | 已實現1μm L/S以下的超微細RDL(CoWoS-L等) |
| TSV(貫通孔) | 需要TGV(Through-Glass Via)技術 | TSV為成熟技術(Si蝕刻、Cu填充) |
| 熱膨脹係數(CTE) | 可依成分調整(容易接近Si/有機基板) | Si與Si之間匹配(Si CTE≒2.6ppm/°C) |
| 實用化現況 | 由英特爾主導,目標2024~2026年量產(與TOPPAN等共同開發中) | 台積電CoWoS-S已有量產實績(大量用於AI GPU) |
矽中介層與CoWoS的實績
矽中介層已作為台積電CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)封裝的核心材料實用化。以高密度連接NVIDIA H100、A100、GB200等AI GPU與HBM的矽中介層,正在台積電的產線上大量生產。佈線層的最小L/S已達1μm以下,最適合需要高密度I/O連接的AI/HPC晶片。不過受300mm晶圓尺寸限制,要因應未來更大型中介層的需求,在成本與產能上有其極限。
玻璃基板追求的成本與大面積化
英特爾正主導推動玻璃核心基板的量產化,並與TOPPAN合作進行AI封裝用玻璃基板的量產開發。玻璃是比矽便宜的原料,可望透過面板級的大面積處理降低成本。此外,玻璃的低介電損耗有利於高頻訊號傳輸,也有助於提升次世代AI加速器的I/O速度。TGV(Through-Glass Via)形成技術、平坦度控制與玻璃破裂控制是量產化的課題。先進封裝的整體內容請參閱先進封裝,CoWoS與FOPLP的比較請參閱CoWoS與FOPLP的差異(2.5D先進封裝比較)。