www.188betkr.com 讯后摩尔时代，芯片算力提升愈发依赖先进封装技术。随着晶体管持续缩小至光罩极限，将大芯片分割为Chiplet，通过2.5D、3D堆叠突破制程限制，已成为行业共识。而在支撑2.5D、3D集成的硅中介层、RDL技术、TSV（硅通孔）等众多技术中，玻璃基板封装凭借物理特性优、封装尺寸大、电气性能好、抗翘曲能力强等优势，被视作提升芯片性能的关键材料技术，市场关注度持续攀升。
当封装基材从硅转向玻璃，原有的TSV工艺也需同步转化为TGV工艺。TGV的工艺流程主要分为三步：首先通过激光钻孔在玻璃上制造通孔，此过程会产生局部热应力并导致表面粗糙；接着利用湿法刻蚀扩大钻孔，形成TGV沟槽；最后进行金属籽晶层沉积与电镀，完成通孔的导电处理。
TSV与TGV技术对比 来源：《芯片三维互连技术及异质集成研究进展》（钟毅等）
在TGV领域，国内企业已取得阶段性突破。通格微通过材料改性与工艺优化，攻克了铜附着力不足、微裂纹控制、孔内填充空洞等难题，实现了3μm孔径、150∶1深径比、10mm铜厚的技术指标，可支持4层以上玻璃基板堆叠，满足AI芯片3D封装需求。云天半导体则在高频集成方向创新，其诱导刻蚀技术能在180μm玻璃基板空腔嵌入芯片，借助铜RDL布线实现77GHz汽车雷达天线集成。
来源：通格微官网
尽管国内企业取得技术进展，但玻璃材料自身的物理特性，仍为TGV技术普及设置了多重障碍。
从玻璃本征特性来看，其脆性材质与较低抗拉强度是先天短板。在回流焊、冷热冲击测试等温度剧烈变化场景中，玻璃会产生较大热机械应力。同时，玻璃与铜的热膨胀系数存在显著差异，这种差异会直接导致玻璃-铜界面出现分层或微裂纹，若未及时控制，缺陷会进一步扩散，最终引发局部功能失效甚至整体封装报废。
电迁移效应则是TGV互连结构在高电流密度应用中的主要威胁。电流集中效应会优先作用于重布线层（RDL）与TGV的交界区域，以及其他异质材料界面。在电-热-力三者的耦合作用下，该区域的电迁移失效速度被大幅加快，成为整个封装系统可靠性的薄弱环节。随着电迁移时间的累积，界面处形成的空洞等初始缺陷会逐步演变为裂纹并持续扩展，严重破坏互连通路。
热力荷载的作用会进一步加剧玻璃基板的力学风险。一方面，玻璃基体在热载荷下本身就存在裂纹产生的可能，而TGV较大的直径会导致界面应力集中，显著提升裂纹敏感性；且升温速率与径向裂纹形成概率呈指数关系，高速升温会大幅增加失效风险，低速升温则能通过应力松弛降低这一概率。另一方面，铜互连结构与玻璃的材料特性差异会引发应力失配，二者在弹性模量与热膨胀系数上的显著不同，会使其在热载荷下产生不同程度的变形，进而导致界面应力集中。
TGV与RDL构成的互连结构，还会在特定场景下出现电学性能问题。低电流密度环境中，TGV的电学可靠性较高，但进入大电流密度与高频应用场景后，工艺缺陷与热载荷的双重影响会导致其传输性能明显下降。
制造加工环节引入的缺陷同样会对TGV技术的可靠性造成冲击。受玻璃脆性的影响，激光钻孔、化学腐蚀、砂喷、微加工等TGV制造常用工艺，很容易在玻璃基板上留下微裂纹、孔周应力集中、表面粗糙度超标等缺陷。这些加工缺陷会为后续使用埋下隐患，可能引发芯片互连失效、界面脱粘、导体填充层断裂等一系列问题，直接影响封装产品的良率与使用寿命。
可见，玻璃封装虽前景广阔，但TGV技术仍需跨越玻璃材料物理特性带来的多重难关。不过，相信未来随着材料改性、工艺优化、可靠性设计等技术的持续突破，TGV有望逐步实现成熟化与规模化应用，推动玻璃基板封装成为先进封装领域的主流方案，为后摩尔时代芯片算力提升注入新动力。
参考来源:
钟毅.芯片三维互连技术及异质集成研究进展
广发证券《半导体设备系列研究之二十八玻璃基板从零到一，TGV为关键工艺》
中国电子报《半导体玻璃封装大热，TGV还有多少难题待解？》
(www.188betkr.com 编辑整理/月明)
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