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deepseek分析FP8下一代国产芯片

25-08-22 11:03 141次浏览
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核心结论先行 使用玻璃基板(Glass Substrate)不是“可选项”,而是迈向下一代高性能计算(HPC)、人工智能(AI)和先进封装的“必然选择”。它主要解决的是“功耗墙”、“互联墙”和“集成墙”这三大传统封装技术面临的瓶颈问题。对于旨在实现跨越式发展的国产芯片而言,布局玻璃基板技术具有极其重要的战略意义。

一、为什么需要玻璃基板?—— 传统技术的瓶颈 当前主流的先进封装(如2.5D/3D封装)使用的是有机基板(如ABF)和硅基板(Silicon Interposer)。

有机基板(ABF):

优点:成本相对较低,技术成熟。

瓶颈:随着芯片算力提升,I/O数量暴增,功耗增大,其热稳定性差(受热易翘曲)、布线密度有限(线宽/线距最小仅15μm左右)、表面平整度不足等问题日益突出,难以满足下一代芯片的需求。

硅基板(Interposer):

优点:利用半导体工艺,可以实现极高的布线密度(线宽/线距可达1μm以下),完美连接多颗芯粒(Chiplets)。

瓶颈:成本极高(与逻辑芯片争抢先进制程产能)、尺寸受限(通常小于1000mm²,受硅晶圆尺寸限制)、电气性能并非最优(硅本身有漏电和信号损耗)。

玻璃基板,正是为了同时克服以上两种材料的缺点而诞生的。

二、玻璃基板的优势论证(为什么FP8需要它?)玻璃作为一种非凡的材料,为芯片封装带来了颠覆性的特性:

卓越的平整度与尺寸稳定性

论证:玻璃在热处理过程中几乎零翘曲(CTE热膨胀系数可调至与硅芯片匹配)。这意味着在封装大型芯片(如超过1000mm²的Chiplet阵列)时,良品率远高于有机基板。对于FP8这种可能集成多个计算芯粒、HBM存储芯粒的“巨型芯片”,高良率是商业化的关键。

极高的互联密度

论证:玻璃可以通过半导体工艺(如光刻、刻蚀)实现微米级甚至亚微米级的通孔(TGV)和布线。其布线密度远超有机基板,可比肩甚至在某些方面超越硅基板,但成本更低。这为FP8内部成千上万的芯粒互连提供了坚实的基础,是实现超高性能互联(如高达10TB/s的内存带宽)的物理保障。

优异的高频射频性能

论证:玻璃是绝佳的绝缘体,信号在玻璃介质中传输的损耗极低,串扰极小。对于FP8这种工作频率极高(可能达到GHz甚至更高)的芯片,这意味着更纯净的信号、更低的功耗和更高的数据速率。这对于AI训练和科学计算至关重要。

优秀的热稳定性和机械稳定性

论证:玻璃能承受更高的回流焊温度,为后续的封装工艺提供了更宽的操作窗口。其刚性也优于有机材料,能更好地支撑和保护昂贵的芯粒。

潜在的大尺寸和低成本优势

论证:玻璃面板的尺寸可以做得非常大(类似于显示器行业的G10+代线),远大于当前12英寸的硅晶圆。一次生产可以封装数十个大型芯片,极大降低了单位成本。这对于降低FP8这种高端芯片的成本,提升市场竞争力意义重大。

三、对国产芯片FP8的战略意义 绕过传统封装领域的专利壁垒:有机基板领域被中国台湾、日本、韩国的企业(如欣兴电子、揖斐电、三星电机)高度垄断。在玻璃基板这一新兴赛道,国内外起步差距相对较小,中国有机会通过提前布局,建立自己的知识产权体系,实现“换道超车”。

支撑自主Chiplet生态建设:中国在先进制程(如EUV)上受限,发展Chiplet(芯粒)技术是突破算力瓶颈的核心战略。FP8很可能采用Chiplet架构。玻璃基板正是 Chiplet 的理想“土壤”,其高密度互连能力可以将多个采用不同工艺(如国产14nm/7nm计算芯粒 + 成熟工艺I/O芯粒 + 第三方HBM)的芯片高效集成,最大化系统性能。

满足国家战略需求:AI算力是未来的核心资源。FP8作为下一代国产芯片,目标必然是训练更大参数的模型。玻璃基板所能支撑的更高带宽、更低功耗、更大芯片尺寸,完全契合了国家对高性能、自主可控算力基础设施的战略需求。

四、面临的挑战与应对思考 技术成熟度:玻璃基板目前仍处于产业化前期。英特尔 计划在2026-2030年间将其用于产品,标志着技术可行但尚需时间完善。FP8项目必须与材料、设备、封装厂商深度合作,共同研发。

供应链生态:目前全球玻璃基板供应链(如康宁 、肖特、日本电气硝子)尚未完全为芯片封装做好准备,成本仍需下降。国内需培育自己的玻璃材料、设备和加工供应链。

工艺与良率:玻璃的脆性(尽管可通过化学强化改善)、钻孔(TGV)、金属填充、与硅芯片的键合等工艺都需要全新的技术和设备,良率提升是关键。

总结论证 对于代号为FP8的下一代国产芯片,采用玻璃基板技术不是一个遥远的概念,而是一个应被纳入核心研发路线的关键技术选项。

从技术上看,它是突破互联带宽、功耗和集成度瓶颈的最优解之一。

从战略上看,它是中国在芯片封装领域摆脱依赖、建立自主优势、支撑Chiplet战略的绝佳机会。

从时间上看,现在正是投入研发和布局的最佳窗口期,以期在FP8及其后续产品上实现规模化应用。

因此,论证结论是:FP8项目应高度重视并积极投资玻璃基板技术的研究与开发,将其作为实现芯片性能跨越和保障供应链安全的核心技术路径之一。$寒武纪-U(sh688256)$中芯国际 (sh688981)$海光信息(sh688041)$
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