校企合作攻堅(jiān)！FC-BGA封裝基板關(guān)鍵制程突破 量產(chǎn)在即

在AI芯片、高級(jí)服務(wù)器CPU的封裝領(lǐng)域，F(xiàn)C-BGA（倒裝球柵陣列）基板是重要部件，它像“芯片與PCB之間的橋梁”，負(fù)責(zé)承載芯片信號(hào)傳輸與散熱，其制程精度直接決定芯片性能。長(zhǎng)期以來，國內(nèi)FC-BGA基板市場(chǎng)被海外企業(yè)壟斷，關(guān)鍵制程與材料受制于人，不僅采購成本高，交貨周期還常受供應(yīng)鏈波動(dòng)影響。近期，深圳地區(qū)傳來突破消息：本地技術(shù)團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)高校聯(lián)合攻關(guān)，成功攻克FC-BGA基板的線路精度、盲埋孔良率、基材適配三大關(guān)鍵制程，相關(guān)樣品已通過行業(yè)測(cè)試，距離量產(chǎn)只一步之遙，有望打破海外壟斷格局。

FC-BGA基板“卡脖子”：海外壟斷下的行業(yè)痛點(diǎn)

FC-BGA基板不同于普通PCB，它需要在幾平方厘米的面積內(nèi)，布設(shè)數(shù)千個(gè)超細(xì)線路與微型焊球，適配芯片的高頻率、大電流需求。目前，全球90%以上的高級(jí)FC-BGA基板產(chǎn)能掌握在海外企業(yè)手中，國內(nèi)企業(yè)面臨三重困境。

“我們做AI芯片研發(fā)時(shí)，采購海外FC-BGA基板不僅單價(jià)要200元/片，交貨周期還得30-45天，遇到海外產(chǎn)能緊張，甚至要等2個(gè)月。”某芯片設(shè)計(jì)企業(yè)工程師透露，更棘手的是技術(shù)限制——海外企業(yè)對(duì)國內(nèi)高級(jí)基板的參數(shù)有所保留，比如用于7nm芯片的基板，線路精度只提供30μm規(guī)格，而其本土供應(yīng)的已達(dá)20μm，直接影響芯片性能釋放。

從行業(yè)數(shù)據(jù)看，2024年國內(nèi)FC-BGA基板市場(chǎng)規(guī)模超80億元，但國產(chǎn)化率不足10%。傳統(tǒng)國產(chǎn)基板還存在“良率坎”：線路精度勉強(qiáng)達(dá)到40μm，盲埋孔（0.1mm孔徑）良率只60%，遠(yuǎn)低于海外企業(yè)90%的水平，根本無法滿足高級(jí)芯片的量產(chǎn)需求。“之前試過用國產(chǎn)基板封裝服務(wù)器CPU，結(jié)果信號(hào)衰減率比海外產(chǎn)品高3%，散熱效率低15%，蕞終只能放棄。”某封裝廠技術(shù)負(fù)責(zé)人坦言。

校企協(xié)同破局：三大關(guān)鍵制程逐個(gè)攻克

此次突破的重要，是高校的基礎(chǔ)研究與企業(yè)的工程化能力深度結(jié)合，高校團(tuán)隊(duì)聚焦材料與工藝原理，企業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)備調(diào)試與量產(chǎn)驗(yàn)證，用一年時(shí)間啃下了三個(gè)“硬骨頭”。

首先是線路精度突破。FC-BGA基板的線路越細(xì)，能容納的信號(hào)通道越多，芯片性能越強(qiáng)。海外主流產(chǎn)品已做到25μm線路，國內(nèi)此前只能到40μm。合作團(tuán)隊(duì)摒棄傳統(tǒng)的“干膜光刻”工藝，改用“激光直接成像（LDI）+納米級(jí)光刻膠”方案：通過波長(zhǎng)254nm的紫外激光直接在基板表面繪圖，配合黏度更高的納米光刻膠，將線路精度穩(wěn)定控制在28μm，蕞細(xì)可達(dá)25μm，與海外中端產(chǎn)品持平。“我們做過對(duì)比測(cè)試，28μm線路的信號(hào)傳輸速率比40μm提升20%，衰減率降低1.2%，完全能適配14nm芯片封裝。”高校研發(fā)人員介紹。

其次是盲埋孔良率提升。FC-BGA基板有上千個(gè)0.1-0.15mm的盲埋孔，用于連接不同層的線路，孔壁鍍層不均或鉆孔偏差，都會(huì)導(dǎo)致芯片“斷聯(lián)”。團(tuán)隊(duì)針對(duì)鉆孔和電鍍兩個(gè)環(huán)節(jié)優(yōu)化：鉆孔時(shí)采用“分步激光鉆孔”，先打0.05mm的預(yù)孔，冷卻后再擴(kuò)至目標(biāo)孔徑，避免一次性鉆孔導(dǎo)致的孔壁變形；電鍍時(shí)引入“脈沖電流電鍍”，以10ms為周期交替調(diào)整電流強(qiáng)度，讓銅層均勻附著在孔壁，蕞終將0.1mm盲埋孔的良率從60%提升至92%，接近海外水平。

蕞后是基材適配難題。FC-BGA基板需要用高速低介損基材，之前國內(nèi)基材的介損（Df值）在0.008-0.01之間，海外則能做到0.006以下。合作團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)基材廠商聯(lián)合開發(fā)，在基材樹脂中加入納米級(jí)二氧化硅顆粒，調(diào)整樹脂配比，將介損控制在0.007，同時(shí)保持基材的熱導(dǎo)率提升15%，解決了“高速傳輸”與“散熱”的平衡問題。測(cè)試顯示，用國產(chǎn)基材制作的FC-BGA基板，在10GHz信號(hào)下的衰減率只比海外基材高0.3%，完全滿足高級(jí)芯片需求。

樣品通過驗(yàn)證：性能接近海外，成本優(yōu)勢(shì)明顯

目前，合作團(tuán)隊(duì)已生產(chǎn)出500片F(xiàn)C-BGA基板樣品，送測(cè)國內(nèi)多家芯片設(shè)計(jì)與封裝企業(yè)，測(cè)試結(jié)果超出預(yù)期。

在某AI芯片廠商的測(cè)試中，該基板封裝的14nm AI芯片，運(yùn)算速度達(dá)到2.8TOPS，與海外基板封裝的芯片（3.0TOPS）差距縮小至7%；在連續(xù)72小時(shí)高溫高濕測(cè)試（85℃/85%RH）中，基板的焊球脫落率為0，與海外產(chǎn)品持平。更關(guān)鍵的是成本，由于采用國產(chǎn)基材和自主工藝，樣品單價(jià)約150元/片，比海外同規(guī)格產(chǎn)品低25%，若實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，成本還能再降10%。

“如果國產(chǎn)FC-BGA基板量產(chǎn)，我們的芯片封裝成本能降18%，交貨周期也能從45天縮短到15天，供應(yīng)鏈安全感會(huì)強(qiáng)很多。”某服務(wù)器芯片企業(yè)采購負(fù)責(zé)人表示，已與合作團(tuán)隊(duì)簽訂意向訂單，計(jì)劃在量產(chǎn)初期采購1萬片用于中低端服務(wù)器芯片封裝。

量產(chǎn)在即：補(bǔ)全國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)鏈短板

據(jù)了解，合作團(tuán)隊(duì)目前已完成量產(chǎn)設(shè)備調(diào)試，計(jì)劃在未來3個(gè)月內(nèi)啟動(dòng)小批量生產(chǎn)，初期月產(chǎn)能約5000片，6個(gè)月后逐步提升至2萬片/月。“接下來我們還要攻克20μm線路制程，目標(biāo)是追上海外前列水平，同時(shí)開發(fā)用于7nm芯片的FC-BGA基板，讓國產(chǎn)基板能覆蓋更多高級(jí)場(chǎng)景。”企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人透露。

行業(yè)分析師指出，F(xiàn)C-BGA基板的關(guān)鍵制程突破，不僅能降低國內(nèi)芯片企業(yè)的采購成本，更能補(bǔ)全“芯片設(shè)計(jì)-封裝-基板”產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵短板。此前，國內(nèi)芯片封裝環(huán)節(jié)因基板受制于海外，難以實(shí)現(xiàn)高級(jí)化突破，而此次突破后，國內(nèi)封裝企業(yè)將能拿到性價(jià)比更高的重要部件，推動(dòng)整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控。