|
新質(zhì)生產(chǎn)力在社區(qū)丨三疊紀(jì):國內(nèi)玻璃通孔技術(shù)的倡導(dǎo)者與引領(lǐng)者社區(qū)有品 在剛剛推出的社區(qū)2023年度產(chǎn)品發(fā)布會,13家新質(zhì)生產(chǎn)力企業(yè),正式將一系列極具領(lǐng)先性、原創(chuàng)性、顛覆性的重磅科技產(chǎn)品推上舞臺。 現(xiàn)在,就讓我們邀請這些創(chuàng)業(yè)家和企業(yè)家,以技術(shù)的高度和市場化的語言,為大家道出這些“高精尖”產(chǎn)品的領(lǐng)先科技與行業(yè)未來。
怎樣讓無機的玻璃傳導(dǎo)電流? 怎樣讓脆硬的玻璃肆意彎折? 玻璃通孔技術(shù)正是答案 本期【社區(qū)有品·發(fā)現(xiàn)新質(zhì)生產(chǎn)力】專欄 將來到三疊紀(jì)(廣東)科技有限公司 帶您了解玻璃通孔技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用與展望 各位領(lǐng)導(dǎo)、嘉賓、各位朋友,大家好!我是三疊紀(jì)(廣東)科技有限公司的創(chuàng)始人、董事長,張繼華,我們立足后摩爾時代三維集成微系統(tǒng)關(guān)鍵材料與集成技術(shù),在行業(yè)內(nèi)率先提出玻璃通孔技術(shù)TGV3.0,首次突破亞10微米通孔和填充技術(shù)——簡單來講,就是用玻璃構(gòu)建三維集成電路的,并且全國甚至于全球領(lǐng)先實現(xiàn)的。 可能會有人問了,為什么你們一家做封裝基板的公司要叫“三疊紀(jì)”?第一,它可以理解為3D Chip(三維芯片)發(fā)音的中文諧音;第二,三疊紀(jì)的得名,是因為最早發(fā)現(xiàn)的這一年代地層是由三層巖石堆疊而成,這和我們的產(chǎn)品形態(tài)類似;第三,三疊紀(jì)是第二次生命大爆發(fā)的時代,幾乎塑造了今天的地球生物格局,我們也希望我們的玻璃通孔填充技術(shù),能夠塑造、引領(lǐng)一個集成電路新時代,對未來智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、高性能計算、人工智能等新興領(lǐng)域,帶來顛覆性的創(chuàng)新和重塑。 回到我們的主業(yè),玻璃通孔技術(shù)是什么?這是我們的核心技術(shù),行業(yè)內(nèi)叫他TGV——Through Glass Vias,大家可以簡單理解為在玻璃上打孔、填充和上下互聯(lián)。這個孔的直徑最小能到7微米,大致相當(dāng)于頭發(fā)的十分之一。也就是說,我們能在一塊指甲蓋那么大的地方打100萬個一模一樣、規(guī)則排列的孔,再用金屬銅填充、進(jìn)行布線和堆疊。這樣一加工以后,玻璃還是玻璃,但是它已經(jīng)變成具有復(fù)雜功能的電子材料了。 想要打那么小而圓整,并無崩邊、無裂紋、垂直的小孔是非常難的,填孔也沒想象當(dāng)中那么簡單。但是我們做到了,2022年中,我們開發(fā)出深徑比50:1的通孔實心銅填充技術(shù),可以實現(xiàn)每平方厘米約100萬孔的超高密度垂直互聯(lián),通孔良率超99.9%,并且可實現(xiàn)4層玻璃基板的三維堆疊。 可能不少人在想,雖然我聽不懂,但是看上去好像很厲害的樣子,它有什么用呢?這就得說一說玻璃通孔填充互連技術(shù)的應(yīng)用了。 我打個比方。比如說我家宅基地就那么大,以前生活設(shè)施簡單、人也不多,2間小平房也勉強夠了,F(xiàn)在家里人口多了,需要的房間多了,還想要淋浴房、健身房,最好還能有大陽臺、小花園。怎么辦,面積只有這么大?對,那就蓋樓房。 三維封裝就是充分利用立體的空間,搭起元器件的高樓大廈。 那么,我們現(xiàn)在要建好高樓,玻璃基板就是高樓的樓板。該怎么讓水電氣上樓呢?就需要垂直互連。以前我們會用硅通孔或者陶瓷通孔,但這兩個方法都有各自的缺點。而現(xiàn)在我們采用的玻璃通孔技術(shù),不僅可以有效避免硅通孔技術(shù)(TSV)的高頻損耗問題,集成度也比陶瓷通孔技術(shù)(TCV)高1~2個量級,還因為減少了銅填充前的氧化層和阻擋層制作這兩道工序,工藝難度和加工成本大幅降低。高射頻性能、高集成度、高效率、低成本,玻璃通孔技術(shù)TGV就這樣成為了理想的射頻微系統(tǒng)三維集成解決方案。 這么好用的玻璃通孔技術(shù)為什么還沒有普及開來?因為難,對,它很難。 最早我們團隊大約從2008年就開始從事玻璃通孔技術(shù)的研究,第一代TGV,是用高功率激光在玻璃上熔蝕出100微米級的通孔,它驗證了技術(shù)上的可行性,但打出來的孔,洞口會出現(xiàn)類似火山口的堆積,與硅通孔或者陶瓷通孔相比優(yōu)勢不明顯。后來研制出了TGV2.0,用特殊波長光刻光敏性玻璃,孔徑可縮小到35微米,但大批量生產(chǎn)良率低,并且我們希望在普通玻璃上也能實現(xiàn)類似的通孔。經(jīng)過一段時間的研發(fā),我們提出了TGV3.0,首次突破亞10微米通孔和填充技術(shù),不僅實現(xiàn)了能在玻璃上打孔,還做到了全金屬垂直互聯(lián)。不謙虛地說,我們的玻璃通孔技術(shù)目前在國內(nèi)是數(shù)一數(shù)二的,通孔尺寸、孔密度和深徑比這些指標(biāo)性能上,說句國際領(lǐng)先也毫不過分。 技術(shù)上國際領(lǐng)先了,下一步我們可以做什么? 比如,折疊屏手機大家都不陌生,折疊屏顯示模組的背板,以前主要是用鈦合金、不銹鋼和碳纖維這些材料做成的。如果用玻璃替換,重量大概只有鈦合金的1/4,可折疊性能還會更好。通過玻璃通孔等一系列加工改性的工藝,原本不可折疊的玻璃就可以變成可折疊的玻璃,而且可選厚度范圍更寬、平整度也更好。我們現(xiàn)在是德國肖特UTG玻璃全球唯一的戰(zhàn)略合作伙伴,用玻璃基板做出來的折疊屏顯示背板可折疊至少20萬次,折疊半徑小于1毫米,完全滿足了使用需求。 比如微流控芯片,它是在一塊幾平方厘米的芯片上實現(xiàn)從樣品制備到反應(yīng)、分離和檢測等功能,具有集成性、高通量、檢測快速、操作便利、所需樣本量少、低能耗、低成本等優(yōu)點。我們這款微流控芯片,可以在一個芯片上實現(xiàn)200萬個通孔,而且每個孔徑的差距不會大于1微米,沒有崩邊、沒有毛刺,可以實現(xiàn)極小尺度的物理篩選,比如細(xì)胞、霧化氣流等等,可以說是“指尖上的實驗室”。 另外,最讓我們?nèi)B紀(jì)自豪的是,我們的玻璃通孔技術(shù)在原子鐘方面也得到了應(yīng)用。原子鐘的特點就是記時非常精準(zhǔn),比如說銫原子鐘每2000萬年才相差1秒,但是傳統(tǒng)的原子鐘普遍體積大、功耗高;利用玻璃通孔技術(shù)制作的堿金屬原子氣室,實現(xiàn)原子鐘從幾立方米到1立方厘米的巨大突破。原本這種原子鐘氣室只有日本能提供,不僅成本高、周期長,而且斷供風(fēng)險大;現(xiàn)在有了我們TGV3.0,用四塊玻璃鍵合形成的原子鐘氣室,實現(xiàn)國產(chǎn)替代指日可待。 這些都還只是我們TGV3.0的一部分應(yīng)用,三疊紀(jì)還將會不斷挑戰(zhàn)新的難度、新的應(yīng)用領(lǐng)域。小高層已經(jīng)建好,水電氣網(wǎng)已經(jīng)上樓,作為國內(nèi)玻璃通孔技術(shù)的倡導(dǎo)者與引領(lǐng)者,我們希望能夠成為先進(jìn)封裝技術(shù)的領(lǐng)頭羊,和更多志同道合的朋友一起,讓屬于中國的技術(shù)引領(lǐng)全球。 |