随着AI的发展，芯片的算力不断提升，封装的HBM的容量不断提升，导致AI芯片的面积越来越大、发热越来越多，引脚越来越密，于是，原有的有机基板受到了挑战，玻璃基板开始受到关注。一、现在的基板是什么
目前的高性能芯片封装里，主流仍然是有机封装基板，尤其是ABF基板。少数高可靠、高频或特殊功率场景会用陶瓷基板，但CPU、GPU的大规模封装，主要还是有机基板。有机基板是一套复合材料系统。它通常由树脂、无机填料、玻纤增强层、铜线路层、盲孔和微孔构成。树脂负责绝缘，填料和玻纤负责强度与尺寸稳定，铜线路负责信号和电源传输，微孔负责层间连接。它成熟、便宜、可量产，但AI芯片把封装面积、互连密度和功耗同时推高，有机基板开始接近边界。
二、为什么有机基板开始跟不上AI芯片
第一，是大尺寸封装下的翘曲问题。AI芯片封装越来越大，一个封装里可能有GPU、I/O Die、HBM、硅中介层和复杂RDL结构。面积越大，材料热膨胀差异越容易放大。有机基板由树脂、玻纤、填料、铜层组成，各层热膨胀并不一致；再加上树脂吸湿、固化收缩，基板在热循环中更容易翘曲。微小的翘曲，在芯片看来都很大，会影响贴装、对位、微凸点连接和长期可靠性。第二，是线宽、线距和孔距继续缩小变难。有机基板的线路是在树脂绝缘层上做出来的。树脂表面有粗糙度，材料会涨缩，激光钻孔也会带来孔形偏差和残渣。线宽线距越小，对表面平整度、层间对位、铜层附着和孔位精度的要求越高。有机材料可以继续改进，但到更细线路、更小孔距时，良率和成本会快速恶化。第三，是电性能承压。AI芯片封装里的数据通道越来越高速，供电电流也越来越大。有机材料的介电损耗会带来高速信号衰减和串扰；同时，基板要承担更复杂的电源分配，电源路径中的电阻、电感、压降和噪声都会影响芯片稳定运行。信号完整性和电源完整性，开始成为有机基板继续升级的压力。
三、玻璃基板为什么被推出来
第一，尺寸稳定性更好。玻璃是无机材料，成分和结构比有机复合材料更均匀，没有树脂吸湿、固化收缩、玻纤方向性这些问题。它的刚性更强，热膨胀更可控，大尺寸状态下更容易维持平面稳定。因此在大面积封装里，玻璃更有利于降低翘曲。第二，表面平整度更好。有机基板表面来自树脂、填料、铜面处理和多次增层，天然会有粗糙度和层间波动。玻璃本身适合做高平整度表面，加工后可以获得更稳定、更光滑的基准平面。这对后续光刻、RDL布线、微凸点连接很重要。封装越细，平整度越直接影响良率。第三，更适合高密度互连。玻璃可以通过TGV形成垂直通孔，能把孔做得更细，关键在于玻璃材料致密、均匀，适合用激光诱导改性加湿法刻蚀等方式做高精度微孔。相比有机材料的激光钻孔，玻璃通孔在孔形、孔壁质量和位置精度上有更高上限。第四，高速信号性能更稳定。玻璃是良好绝缘体，介电性能稳定，损耗低，更适合高频高速互连。对于AI芯片来说，GPU、HBM和Chiplet之间要持续搬运海量数据，基板材料的介电损耗越低，信号衰减和串扰越容易控制。玻璃基板真正难的是TGV，也就是Through Glass Via，玻璃通孔。这一点我们下次再说。
