三星电机展示AI半导体封装基板技术,涵盖2.5D与玻璃基板

三星电机(Samsung Electro-Mechanics)宣布,在9月9日至11日于韩国仁川松岛 Convensia 举行的 KPCA Show 2026 上,展示了面向 AI 加速器、服务器等的下一代半导体封装基板技术。

本次展示涵盖 AI 加速器用 2.5D/2.1D 封装基板、玻璃基板、车载 FCBGA 以及 UTCSP(Ultra Thin Chip Scale Package)基板等。公司计划将面向高性能半导体的封装基板应用范围从 AI 和服务器扩展至数据中心、移动设备和自动驾驶领域。

新闻要点:

  • 三星电机展示面向 AI 半导体的 2.5D/2.1D 封装基板技术。
  • 介绍以玻璃为核心材料抑制翘曲、提升信号特性和电力效率的技术。
  • 布局面向数据中心、移动设备、自动驾驶的高附加值封装基板。

封装基板左右AI半导体性能

封装基板是连接半导体芯片与主板的部件,负责传输电信号和电力。随着生成式 AI 普及,AI 加速器和服务器 CPU 性能提升,高性能存储器搭载量增加,封装基板不仅要实现电气连接,还需支持高速信号传输、稳定供电、低损耗和散热等。

与此同时,AI 半导体将多个高性能芯片集成到一个封装中,要求基板大面积化和多层化,并需要形成微细电路、微孔(microvia)、微凸块(microbump),以及高精度嵌入部件。基板大型化后,制造和芯片安装时容易产生翘曲。若翘曲导致芯片或中介层连接位置偏移,可能造成连接不良和良率下降,因此尺寸稳定性和平坦性十分重要。

AI加速器用2.5D封装基板

三星电机重点展示了 AI 加速器用 2.5D 封装基板,宣传其可抑制大面积、多层基板翘曲的技术,高速信号传输技术和高密度连接技术。

在 2.5D 封装中,逻辑半导体和 HBM(高带宽存储器)等多颗芯片搭载在硅中介层(silicon interposer)上,其下方配置封装基板。将 AI 加速器与多个 HBM 近距离布置,可缩短芯片间布线距离,实现大量数据高速传输。但随着搭载芯片数量增加,封装面积扩大,封装基板也必须大型化并具备高平坦性。为应对 AI 半导体功耗增加,基板还需在稳定供电的同时抑制信号损失和噪声。三星电机表示,通过结合大面积化、多层化、微细电路形成和高密度连接,可支持下一代 AI 加速器提升性能。

不采用硅中介层的2.1D方案

2.1D 封装基板技术不使用硅中介层,而是将多颗半导体芯片直接连接在封装基板上,通过在该基板上形成微细电路和高密度连接结构,缩短相邻芯片间的信号传输距离。省去硅中介层后,还有望减少部件数量、制造工序和封装成本。

不过,原本由硅中介层承担的微细布线和高密度连接需要在封装基板一侧实现,因此相比传统有机封装基板,需要更微细的电路形成和高精度对位。三星电机计划利用其在微细电路和高密度连接方面的技术,实现 AI 半导体所需的高速、高密度芯片间连接。

面向下一代封装的玻璃基板技术

作为下一代技术,三星电机展示了以玻璃为核心材料的封装基板。与采用传统有机材料的封装基板相比,玻璃在刚性和尺寸稳定性方面更优。即使基板大型化,也更容易抑制翘曲,并可能以高精度布置微细电路和多颗芯片。此外,该技术还有望在减少基板层数的同时提升信号特性、电力效率和热特性。随着 AI 半导体不断大型化和高集成化,业界正推进该材料开发,以应对基板翘曲、信号损失和供电等课题。

据介绍,此次展示还介绍了在玻璃内部形成微细连接孔并填充金属的技术,以及高精度加工玻璃表面的技术。玻璃基板要实现实用化,必须建立玻璃微细孔加工、金属布线形成、异种材料接合、检查以及量产处理等完整制造工程。三星电机表示,将积累这些要素技术,并争取未来将其应用于 AI 半导体封装基板。

面向数据中心和移动设备的UTCSP

面向数据中心和移动设备,三星电机介绍了 UTCSP(Ultra Thin Chip Scale Package,超薄型芯片级封装)基板。UTCSP 采用省略基板中心芯层的无芯结构,以实现封装基板薄型化。该技术还结合微细键合指(bond finger)形成技术,面向需要高密度安装和薄型化的应用。

此外,三星电机还布局用于笔记本、平板电脑 CPU 等的 UTC(Ultra Thin Core)封装基板,以及面向智能手机的共封装(co-package)基板。数据中心领域随着运算性能提升,安装密度和功耗增加,不仅要求封装薄型化,高速信号和电源稳定性也很重要。移动设备则因需要在有限空间内搭载大量半导体和电子部件,对封装基板的薄型化和微细化提出更高要求。

自动驾驶用FCBGA确保高可靠性

三星电机还展示了面向自动驾驶的车载 FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array)基板。车载半导体需在车室内、发动机舱等温度变化剧烈的环境中长期使用,因此封装基板除大面积化、多层化和微细电路外,还必须具备耐高温、高湿和反复温度变化的可靠性。

自动驾驶和高级驾驶辅助系统使用高性能半导体处理多台摄像头和传感器获取的信息,搭载芯片数和输入输出端子数随之增加。三星电机计划结合多芯片搭载结构、高功能基板技术和可靠性保障技术,强化面向自动驾驶的封装基板竞争力。

三星电机还表示,今后将继续推进大面积化、多层化、超微细电路以及下一代先进封装技术的升级,开拓面向 AI 加速器、服务器、自动驾驶等领域的高附加值半导体封装基板市场。

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