ECTC 2026 Intel：应用于下一代AI先进封装的玻璃基板平台

一、技术动因：有机基板已到缩放尽头

封装基板行业约每15年完成一次技术迭代。上世纪90年代末，陶瓷基板向有机倒装芯片基板过渡，有机核心基板凭借成熟可靠的特性成为行业标准，沿用至今已逾二十五年。

随着生成式AI与机器学习的爆发，数据中心内部数据流量呈指数级增长，芯片架构全面进入异构集成时代，多芯粒共封装的设计对封装的信号速率、供电能力、设计规则精度与基板尺寸稳定性提出了极致要求。传统有机核心基板受限于材料本征特性，在尺寸稳定性、平面度、通孔密度上的短板日益凸显，已无法支撑持续的工艺微缩。

此前行业已推出硅中介层（CoWoS）、嵌入式多芯粒互连桥（EMIB）等技术路径，通过硅基互连实现超高密度的芯粒间连接。但两类方案成本居高不下，且并未从根本上解决有机基板本身的缩放瓶颈。

玻璃核心基板的核心价值，在于凭借玻璃材料优异的力学、物理与热性能，从底层破解有机基板的全部局限：可调的模量、出色的尺寸稳定性、与硅更接近的热膨胀系数（CTE），既可以支撑凸点节距、设计规则与封装形态的持续微缩，也能实现多芯粒的大规模集成，是有机核心基板的真正替代方案。

与此同时，共封装光学（CPO）已成为算力提升的核心方向，电集成电路（EIC）与光子集成电路（PIC）的同封装集成，要求基板同时承载电布线与光传输。玻璃材料天然支持电通孔与光波导的共集成，是构建光电融合封装平台的理想载体。

二、核心工艺：玻璃通孔制备与无缺陷金属化

玻璃通孔（TGV）是玻璃核心基板的核心基础结构，其制备良率与可靠性直接决定技术的商业化可行性。英特尔团队从通孔成型、铜填充到可靠性验证，实现了全流程的技术突破。

1. 激光辅助刻蚀实现高质量通孔制备

传统CO₂激光、准分子激光或长脉冲激光制备玻璃通孔时，能量以热线性吸收的方式作用于玻璃表面，会产生大范围热影响区与陡峭的热梯度，引发高张应力，最终导致玻璃开裂、崩边等缺陷。

英特尔采用激光辅助刻蚀（LAE）工艺解决这一痛点：利用超短高峰值脉冲激光诱导非线性吸收效应，包括多光子电离与雪崩电离，在玻璃内部形成狭窄的激光影响区。该过程会破坏玻璃网络中的Si-O-Si键，形成非桥氧与缺陷位点，实现玻璃材料的局域改性。改性区域的化学反应活性与刻蚀选择性大幅提升，最终可制备出表面光滑、低崩边的玻璃通孔（TGH）。

通过工艺优化，该方案可制备低锥度、高深宽比、更小节距的通孔结构，满足超百万IO密度、复杂非均匀图案的制备需求，可实现6:1（超低微米节距）、10:1、30:1等多种深宽比的通孔，以及混合通孔结构。

除通孔外，腔体结构也是先进封装的关键需求，用于容纳嵌入式芯片、无源器件以及热管理、力学增强功能结构。英特尔采用激光旋切结合选择性刻蚀的工艺方案，可制备贯通型与浅型两类腔体，包括1mm×1mm的贯通腔体、500μm与100μm深度的浅腔体，全程无裂纹产生。

2. 面板级无空洞全铜填充

完成通孔制备后，英特尔采用面板级电解电镀工艺实现通孔的铜填充。X射线检测与截面表征结果显示，填充后的玻璃通孔完全实现全铜填充，无空洞与其他工艺缺陷。

3. 严苛热冲击验证可靠性

金属化后的玻璃通孔，需通过热冲击测试验证长期可靠性，确认无玻璃开裂或性能退化后，方可进入后续重布线层制程。

英特尔采用行业最严苛的TSC热冲击条件进行测试：测试温度区间为-50℃至+125℃，介质为全氟烃。经过750次循环测试后，镀铜玻璃通孔未出现玻璃开裂或任何缺陷。这一结果充分验证：即便存在玻璃与铜的CTE失配，金属化玻璃芯仍具备足够的可靠性，可支撑后续完整制程。

三、制程落地：面板级多层布线与EMIB集成

在金属化玻璃芯的基础上，英特尔采用标准湿法半加成工艺（SAP）制备重布线层（RDL）。整个制程在传统有机基板生产线上以面板级规模完成，无需建设专属产线，大幅降低了技术落地的成本与门槛，也为行业快速采纳该技术提供了可能。

本次研究中，英特尔首次实现了大层数厚玻璃核心基板的制造，基板为10-2-10堆叠结构，集成全铜填充玻璃通孔与嵌入式硅桥（EMIB），最终完成24层玻璃芯基板面板制备，面板尺寸达510×515mm。完成24层制程后，面板翘曲程度极低，且在顶层嵌入了2个EMIB结构，用于实现芯粒间的高密度精细互连。

四、核心优势：精度与稳定性的全面跃升

相比有机核心基板，玻璃核心基板的材料特性直接转化为封装性能的全方位提升，核心体现在对准精度与翘曲控制两大维度。

1. 层间对准精度显著提升

玻璃具备远优于有机玻纤-环氧树脂基材的尺寸稳定性，可显著降低制程中的图案畸变。测试数据显示，玻璃基板的图案畸变量较有机芯材降低可达50%，且收缩呈对称特性，可通过工艺校正。同时，玻璃在水平（X）与垂直（Y）方向的尺寸变化一致性优异，对于层间互连对准、芯片嵌入等场景具备显著价值。

2. 高温翘曲大幅降低

封装制程中的高温翘曲直接影响芯片贴装良率与光刻精度。测试结果显示，无加强筋结构的玻璃核心基板，在芯片贴装的高温条件下翘曲量仅为64μm；而带加强筋的有机基板，同等条件下翘曲量高达143μm。

更低的翘曲与更优的平面度，可降低光刻工艺的焦深要求，提升光刻分辨率与良率，也为超大尺寸封装的高组装良率提供了基础支撑，打开了超大型封装、超高硅含量封装的技术空间。

五、切割工艺：无缺陷单片化与可靠性验证

基板完成全流程制程后，需进行单片化切割得到最终的封装单元。切割过程中的玻璃崩边、微裂纹（SeWaRe缺陷）是玻璃基板量产的核心痛点之一。

英特尔采用高性价比的切割技术与优化的可控制程，成功实现24层玻璃基板的单片化，切割后的单元无SeWaRe及其他缺陷。将切割后的单元再次进行50次TSC热冲击循环测试，单元性能未出现任何退化，验证了切割工艺的可靠性与成品的长期稳定性。

六、光电融合：玻璃内集成光波导

玻璃核心基板的另一独特价值，是可在基板内部集成光波导，实现封装内的光信号路由，构建同时具备封装内、封装外光电I/O的统一基板平台。通过玻璃芯内部的多层3D光路布线，可实现全连接的光互连矩阵，支撑高带宽、低延迟的封装内外互连，芯粒间带宽密度可覆盖百厘米级链路长度。

英特尔采用飞秒激光直写技术制备玻璃内光波导：通过紧聚焦的超短脉冲激光，在玻璃本体内部形成嵌入式三维波导结构。由于折射率变化仅局限于焦点周围的极小体积内，通过控制光束的三维移动轨迹，即可完成任意路径的波导制备。

该技术可实现<0.1dB/cm的低传输损耗、<20μm的波导节距、>300nm的宽光谱带宽，波导制备深度可覆盖玻璃基板的全厚度。

本次研究首次实现了电学玻璃通孔与光波导在同一块玻璃基板上的共集成。测试结果显示，波导的插入损耗平坦且一致性优异，总波动幅度约0.1dB，玻璃通孔的存在未对波导的传输性能产生负面影响，充分验证了光电融合玻璃基板的技术可行性。

七、总结与展望

传统有机核心基板的工艺缩放，已因尺寸稳定性、平面度/厚度均匀性、通孔密度的材料本征局限步入瓶颈。玻璃核心基板凭借优异的力学、物理与热性能，可全面破解上述短板，替代有机基板成为下一代半导体产品的核心封装载体。通过设计规则、凸点节距的持续微缩，以及对大封装尺寸、高硅含量的支持，玻璃基板可实现超越有机基板的性能跃升，是高端计算与AI芯片的理想封装解决方案。

本次研究实现了行业首个大层数厚玻璃芯基板的面板级制造，完成了全铜填充玻璃通孔与嵌入式EMIB的集成，实现了无SeWaRe缺陷的可靠切割，且可通过严苛的热冲击测试；同时验证了玻璃腔体制备与光波导集成的可行性，波导插入损耗低且一致性优异。这些关键进展为玻璃核心基板的商业化落地铺平了道路，也将支撑未来HPC与AI应用对超大尺寸、超高密度封装的核心需求。