用最好的动画为你讲解--什么是玻璃基板
用最好的动画为你讲解--什么是玻璃基板
一句话概括：视频以英伟达 Rubin Ultra 超大芯片的“翘曲”难题为引子，讲解玻璃基板如何通过可调热膨胀系数、TGV 玻璃通孔和半加成法布线等工艺，替代有机基板核心层来支撑更大尺寸、更高密度芯片，并指出其良率、成本与量产挑战。
要点：
-
Rubin Ultra 的规格与砍半传闻：英伟达 2025 年 3 月展示的 Rubin Ultra 集成 4 颗 GPU、16 颗 HBM4E 显存，FP4 算力可达 100 PFLOPS，约等于 30 块 5090；16 颗 HBM4E 每颗 64GB，总容量 1024GB，即 1TB。发布一年后，多家媒体称其规模砍半：4 颗 GPU 变 2 颗，算力从 100 PFLOPS 降至 50 PFLOPS，16 颗显存变 8 颗，容量腰斩至 512GB，英伟达官方未正面回应。
-
传统高端封装结构：这类芯片由多颗 GPU 和显存组成，它们先焊接到硅中介层上。硅中介层通过 TSV 硅通孔和多层金属布线实现芯片间通讯；硅中介层下方再连接到有机基板，有机基板核心层通常由玻璃纤维布加环氧树脂固化而成，然后制作多层金属走线、阻焊层和触点。
-
翘曲问题的根源：硅的热膨胀系数约 2.6，有机基板约 17，二者差近 7 倍。制造焊接时需加热到约 260°C 让无铅焊料融化，冷却后有机基板急剧收缩，导致焊接难度上升、良率下降。日常使用中芯片温度在 50–100°C 波动，反复热胀冷缩会让焊点疲劳开裂，甚至报废，这就是翘曲问题。芯片越大，问题越严重。
-
玻璃为什么能解决翘曲：玻璃的热膨胀系数更接近硅，受热膨胀可与硅片同步；同时玻璃是非晶体，可以通过掺入不同比例物质来“无极调节”热膨胀系数，尽量兼顾周围所有材料。因此，用玻璃替代有机基板核心层，成为解决大面积芯片翘曲的关键方向。
-
TGV 玻璃通孔：飞秒激光诱导刻蚀：在薄而脆的玻璃上打微孔不能用钻头或普通激光烧灼，否则容易开裂。这里使用激光诱导刻蚀：先用飞秒激光照射，飞秒激光持续时间约一千万亿分之一秒，峰值功率极高但总能量很小，可直接打破化学键而非靠大量热量烧蚀。激光焦点移动使玻璃局部结构松弛，再把玻璃泡入氢氟酸，被松弛处腐蚀速度快几倍，最终形成贯穿玻璃的孔洞。
-
通孔金属化：钛与铜：玻璃和铜粘不住，铜也难以与二氧化硅表面形成化学键，所以要先在孔洞内壁铺一层钛。钛喜欢氧，能与二氧化硅中的氧原子形成坚固的钛氧键；之后填充铜，钛和铜之间又能形成金属键。这里使用物理气相沉积（PVD）/溅射工艺：真空、氩气、等离子体、靶材，把钛原子和铜原子打到玻璃上。因溅射原子沿直线运动，孔太深时不易全覆盖，这也是玻璃通孔深宽比难做大的原因之一。最后通过硫酸铜溶液电镀填满铜。
-
半加成法制作布线：玻璃通孔完成后，先贴 ABF 薄膜。ABF 指 Ajinomoto Build-up Film，味之素公司产品，由二氧化硅和有机树脂制成，绝缘性和平整度好。之后激光打孔，化学沉积约 1 微米薄铜，贴感光膜，用紫外光透过电路掩模曝光，显影去掉未曝光区域，再电镀加厚裸露铜区域，最后去膜并闪蚀几十秒到 1–2 分钟，去除薄铜，保留厚铜线路。这就是半加成法。
-
改良型半加成法与 SLP：改良型半加成法流程类似，但用直接贴合的超薄铜膜替代化学沉积铜膜，精度不如原版，但成本更低。iPhone X 开始，苹果 PCB 使用这种改良型半加成法，得到更高走线密度，这种 PCB 称为 SLP，即“类载板/类基板”。后续其他手机厂商也跟进，现在手机里几乎都是这种 SLP。
-
玻璃基板的完整制作逻辑：玻璃基板正面和背面都可以重复“ABF 薄膜 + 半加成法”制作多层电路。它与有机基板布线流程一模一样，区别只在核心层：有机基板核心层是玻璃纤维布加有机树脂，玻璃基板核心层是玻璃加 TGV 穿孔，因此叫玻璃核心基板。
-
玻璃基板的优势与现状：玻璃核心基板热膨胀系数可调，可有效避免大面积芯片翘曲；同时玻璃核心层比有机核心层更平整，布线密度也可以更高。但它还没有大规模量产，主要目的是解决大尺寸芯片翘曲问题，与传统的有机基板不是替代关系，而是互补关系。玻璃基板的前途一方面取决于 Rubin Ultra 这类大块头芯片能否继续走下去，另一方面取决于自身能否跨过良率和成本两道坎。
-
下期预告：视频最后指出，硅中介层制造也非常困难，业界也在尝试用玻璃替代，即玻璃中介层；其制作方法留到下一期讲解。