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CHIPSAILING
从实验室的意外发现,到撬动千亿市场的核心材料,玻璃基板如何悄然重塑半导体与生物识别的未来?
1970年,康宁实验室的化学家们面对一块“失败”的微晶玻璃样品陷入沉思——它没有熔化,却意外获得了超强韧性。
50年后,这块“摔不碎的玻璃”的后代,正以0.0001毫米级的平整表面和微米级的精密通孔,支撑起AI芯片的万亿级晶体管集成。
这就是玻璃基技术:一场源于材料本质突破,终于产业生态重构的静默革命。
01
玻璃基技术:半导体进化的新基石
Glass Substrate Technology
核心定义
玻璃基技术(Glass Substrate Technology)是在超薄特种玻璃基板上,通过激光微加工形成垂直互连通孔(TGV),并填充导电金属实现三维电路集成的先进封装平台。其核心构成包含:
基板材料:硼硅酸盐/石英玻璃
微孔结构:直径10-100μm的通孔
金属互联:铜/钛填充的导电通道
传统有机基板如同在泡沫塑料上布线,易变形且精度受限;玻璃基板则相当于在纳米级抛光的钢板上雕刻微米级电路,稳定且精密。
为何其在半导体领域不可替代?
玻璃基板在芯片封装中的核心价值,源于其独特的物理特性组合:
► 纳米级平整度
表面起伏<0.1μm
支持2μm线宽电路,信号损耗降低30%
► 超低热膨胀系数
热膨胀系数3.2ppm/℃
高温变形仅为塑料基板的1/5
► 卓越绝缘性
介电常数ε=3.8
减少信号串扰,提升高频性能
► 透光性
可见光透射率>90%
实现光电共封装(CPO)的关键基础
使屏下指纹识别成为现实
英特尔封装专家段钢指出:“当芯片线宽进入2μm时代,玻璃基板是延续摩尔定律的唯一选择。”
技术演进的关键突破
玻璃基技术的成熟依赖于两项核心工艺的突破:
【1】激光诱导蚀刻(LIDE)
用紫外激光在玻璃内部引发微爆裂,形成侧壁光滑(粗糙度≤0.08μm)的锥形通孔,避免传统机械钻孔导致的微裂纹。
突破意义:实现深宽比100:1的通孔(相当于在1cm厚玻璃上钻出直径0.1mm的孔)
【2】纳米级金属化
采用原子层沉积(ALD)技术先在孔壁生成2nm钛粘合层,再电镀填充金属(铜/钛)导体。
技术关键:填充空洞率<0.01%,导电性能媲美块状铜材
02
玻璃基技术如何重塑半导体产业
破解封装瓶颈
随着芯片晶体管数量突破千亿级,传统有机基板面临致命瓶颈:
翘曲变形:大型封装(>80×80mm)在回流焊中翘曲可达200μm
密度极限:线宽/线距最小仅能维持15/15μm
散热困境:热阻系数高达80℃·cm²/W
玻璃基板的介入带来革命性改变:
► 英特尔实测数据:
24×24cm封装翘曲<50μm
互连密度提升10倍(线宽/线距=2μm/2μm)
热阻系数降至35℃·cm²/W
► 行业影响:
使单封装集成1万亿晶体管成为可能(2030年目标)
03
芯启航:玻璃基技术的生物识别“芯”范式
Chipsailing&Glass Substrate Technology
玻璃基技术:破解指纹识别的痛点
传统硅基传感器在复杂环境中长期面临穿透力不足、热敏感以及形变累积等根本性局限,这些问题会导致成像畸变率上升。
而玻璃基板因具备纳米级平整度,可使指纹图像畸变率降低一个数量级,其热膨胀系数接近硅芯片,能保障 - 30℃至 85℃全温区的性能稳定性,加之90%的透光率,恰好从平整度、热稳定性和透光性等方面破解了传统硅基传感器的技术痛点,成为屏下指纹识别的终极解决方案。
芯启航:玻璃基指纹技术的“中国答卷”
当半导体巨头竞逐玻璃基封装技术时,中国企业在生物识别领域率先实现产业化破局——将玻璃基板的物理优势转化为指纹识别的性能颠覆。
当行业聚焦传统硅基方案时,芯启航率先提出玻璃基技术路径。历经5年研发,其玻璃基指纹芯片实现三大突破性进展:
✅穿透能力跃升
✅极端环境适应性
✅活体检测可靠性
芯启航玻璃基技术应用产品
► 活体指纹识别产品
芯启航第五代活体指纹识别产品,延续其 2021 年推出的第四代玻璃基指纹芯片技术 —— 国内首个从基材突破的自主知识产权黑科技,填补了行业空白。该产品以玻璃基取代硅基,结合红外光学活体检测与专属算法,可深入真皮层识别干湿、开裂等各类指纹及新生儿脚纹,同步感应温度湿度,兼具超薄低耗、成本优势,实现技术延续与安全性能双重升级。
► FAP60 指掌纹采集仪
芯启航FAP60 指掌纹采集仪,在结构上突破了传统光学设计,用独有的玻璃基技术,以多指(左右四指采集、双拇指采集、十指单指采集、掌纹采集)同步采集的革新科技,将四指采集时间压缩至0.25秒/次,单指/滚指压缩至0.125秒/次,让海关、机场、码头等场所通行如丝般顺滑。
写在最后
透明基板上的中国智造
当中国封装厂里的玻璃基板封装线发出第一束激光,当芯启航的工程师在低温实验室录下第10万次低温解锁数据——我们看到的不仅是技术参数的突破,更是中国产业从追赶到并跑的韧性跨越。
玻璃基技术的魅力,在于它用朴素的材料本质(平整/稳定/通透),解决了尖端的产业难题(精度/密度/功耗)。而这恰与芯启航的企业基因共振:以基础材料创新为根,以用户真实痛点为本。
此刻,芯启航的玻璃基指纹模组正为千万台中国终端设备的安全保驾护航——这或许正是技术革命的终极意义:让基础材料的突破,成为亿万用户的安全守护!
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