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TGV技术:下一代封装技术的话事人?

行业研报 119

  随着英伟达在美股的持续暴涨,AI芯片再一次成为了全球的关注热点。芯片的实现离不开先进封装平台,随着AI芯片尺寸和封装基板的不断增大,对于封装技术的要求也越来越高,而近期大火的TGV技术则被认为是下一代三维集成的关键技术。

  (1)TGV技术简介

  TGV技术,即ThroughGlassVia(玻璃通孔)技术,是一种可能替代硅基转接板的材料,被认为是下一代三维集成的关键技术。与硅通孔(TSV)相比,TGV技术具有低成本、大尺寸超薄玻璃衬底易获取、高频电学性能优异等特点,因此成为半导体3D封装领域的研究重点和热点。

  TGV技术按照集成类型的不同分为2.5DTSV和3DTSV。在3DTSV中,芯片相互靠近,延迟更少,互连长度缩短,能减少相关寄生效应,使器件以更高的频率运行,从而转化为性能改进,并更大程度的降低成本。TGV技术的成孔技术方法众多,各有优劣,需要兼顾成本、速度及质量要求。激光诱导刻蚀技术因其成孔质量均匀、一致性好、无裂纹、成孔速率快等优点,在成孔技术中脱颖而出。

  TGV技术的应用领域广泛,包括光通信、射频模块、光电系统集成、MEMS封装、消费电子、医疗器械等。

  (2)TGV技术发展概况

  玻璃通孔(Through-GlassVia,TGV)是指使穿过玻璃基板的垂直电气互连的过程,最初出现于2008年,源自于2.5D/3D集成TSV转接板技术。其主要目的是解决TSV转接板在高频或高速信号传输方面因硅衬底损耗而导致的性能下降、材料成本高和工艺复杂等问题。由于玻璃材料与硅、二氧化硅材料属性存在差异,因此玻璃上通孔刻蚀和孔金属化TGV互连技术成为了研究的关键点。与通过硅通孔(TSV)相对应,玻璃通孔成为一种可能取代硅基板的新型技术。在TGV填孔方面,电镀液和电镀技术为核心技术。电镀液的领先技术长期掌握在美德日等企业手中,技术壁垒较高。

  TGV技术需要高品质的硼硅玻璃或石英玻璃作为基材。这些材料具备优良的高频电学特性、成本效益及机械稳定性。目前用于电子封装的玻璃基板还处在新兴阶段,市场份额、核心技术、高端产品都掌握在国外先进企业,例如美国康宁和日本旭硝子株式会社等企业。

  (3)TGV技术的市场前景

  TGV技术主要应用于芯片封装领域。在物联网、5G通信、人工智能、大数据等新技术的影响下全球先进封装市场规模快速扩容,根据Yole数据,2021-2026年全球先进封装市场规模将从350亿美元增长至482亿美元,CAGR将超过行业年复合增速(4.34%)达到6.61%。

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