Dalam revolusi digital saat ini, pertumbuhan pesat transmisi data didorong oleh interaksi frekuensi tinggi di ponsel pintar, pengalaman AR/VR yang imersif, dan beban kerja komputasi besar-besaran dalam komputasi berkinerja tinggi. Pengemasan 2D tradisional—dengan jalur interkoneksi yang panjang dan kerugian transmisi yang tinggi—tidak lagi mampu mengatasi hambatan kinerja.
Akibatnya, penumpukan chip dan pengemasan 3D telah muncul sebagai arah strategis industri. Untuk memungkinkan interkoneksi 3D yang benar-benar efisien, teknologi Through Glass Via (TGV) telah menonjol dengan keunggulan uniknya, beralih dari cadangan R&D ke aplikasi industri. TGV kini menjadi kunci pendukung untuk perangkat elektronik generasi berikutnya.
1. Teknologi TGV: “Jembatan” Interkoneksi 3D
1.1 Konsep Inti: Apa Sebenarnya TGV Itu?
Inti dari TGV adalah fabrikasi mikrovia vertikal melalui substrat kaca. Via ini bertindak sebagai jembatan listrik, menghubungkan langsung chip atau komponen yang ditumpuk, memungkinkan transmisi sinyal dan daya. Dibandingkan dengan "kabel planar" tradisional, interkoneksi vertikal secara dramatis memperpendek jalur transmisi dan mendukung miniaturisasi perangkat serta integrasi tinggi.
1.2 Mengapa Substrat Kaca Merupakan Pembawa Alami untuk TGV
TGV mengungguli TSV (Through Silicon Via) karena tiga keunggulan material utama dari kaca:
Konstanta dielektrik rendah – melindungi sinyal frekuensi tinggi: Kaca secara inheren memiliki konstanta dielektrik rendah, meminimalkan kehilangan dielektrik selama transmisi dan menjaga integritas sinyal dalam aplikasi frekuensi tinggi seperti 5G dan HPC.
Kompatibilitas ekspansi termal dengan silikon – meningkatkan keandalan: Kaca sangat cocok dengan koefisien ekspansi termal silikon, mengurangi tekanan termomekanis dan kegagalan selama siklus termal, sehingga memperpanjang umur perangkat.
Transparansi optik tinggi – memungkinkan integrasi optoelektronik: Tidak seperti silikon yang buram, transparansi kaca mendukung aplikasi hibrida elektro-optik. Misalnya, dalam modul fotonik silikon, kaca memungkinkan interkoneksi listrik dan transmisi sinyal optik; dalam mikrodisplay AR/VR, transparansi meminimalkan penghambatan optik dan meningkatkan kecerahan serta kejernihan.
1.3 Dari TSV ke TGV: Sebuah Evolusi Alami
Sebelum TGV, TSV adalah teknologi interkoneksi 3D yang dominan. Namun, TSV menghadapi tantangan yang semakin besar seiring meningkatnya kepadatan integrasi:
Biaya tinggi: Alur proses yang kompleks—etsa, isolasi, metalisasi—membuat TSV kurang cocok untuk manufaktur skala besar.
Masalah keandalan: Ketidaksesuaian ekspansi termal antara silikon dan material lain sering menyebabkan keretakan atau kegagalan sambungan solder.
Lingkup aplikasi terbatas: Opasitas silikon mengecualikan TSV dari aplikasi optoelektronik yang membutuhkan transparansi.
TGV secara efektif mengatasi permasalahan-permasalahan ini, menjadikannya solusi interkoneksi generasi berikutnya yang lebih disukai.
2. Pelapisan Via: Komponen Utama yang Membuat TGV Berfungsi
2.1 Wawasan Utama: Tanpa Lapisan, TGV Hanyalah “Tabung Kosong”
Lubang tembus kaca (glass vias) pada dasarnya bersifat isolasi dan tidak dapat menghantarkan listrik. Untuk memungkinkan interkoneksi, lapisan konduktif konformal (biasanya film logam) harus diendapkan di sepanjang dinding samping lubang tembus. Lapisan ini berfungsi sebagai jalur sinyal—menentukan kecepatan, kehilangan, dan stabilitas. Lapisan yang tidak seragam atau cacat menyebabkan resistansi yang lebih tinggi, pelemahan sinyal, atau bahkan sirkuit terbuka, sehingga metalisasi lubang tembus menjadi urat nadi teknologi TGV.
2.2 Tantangan: Dua Titik Masalah Kritis
Cakupan Rasio Aspek Tinggi
Diameter TGV sekarang berada dalam kisaran mikrometer (hingga ~30 μm) dengan kedalaman melebihi rasio aspek 10:1. Metode deposisi tradisional kesulitan mencapai cakupan bagian bawah dan lapisan dinding samping yang seragam, seringkali meninggalkan "zona mati" yang tidak terlapisi yang menurunkan kinerja interkoneksi.
Pengendalian Cacat – Pembunuh Tersembunyi
Sudut dan dinding samping via yang kasar rentan terhadap rongga atau gelembung pengendapan. Cacat ini menyebabkan lonjakan resistansi lokal atau sirkuit terbuka, yang secara langsung memutuskan koneksi antara chip dan perangkat. Oleh karena itu, penekanan cacat merupakan tantangan utama pelapisan TGV.
3. Empat Rute Pelapisan: Kelebihan dan Keterbatasan
Deposisi Uap Fisik (PVD): Sudah Matang tetapi Terbatas
Proses seperti penguapan dan sputtering menghasilkan lapisan film dengan kemurnian tinggi dan daya rekat yang kuat. Namun, karena sifatnya yang "berbasis garis pandang", PVD kesulitan menangani vias dengan rasio aspek tinggi dan paling cocok untuk vias dengan rasio aspek di bawah ~5:1.
Deposisi Uap Kimia (CVD): Mampu Menghasilkan Rasio Aspek Tinggi tetapi Mahal
CVD menggunakan prekursor gas yang berdifusi di sepanjang dinding samping via, menghasilkan lapisan yang seragam bahkan pada struktur dengan rasio aspek tinggi. Namun, kondisi suhu dan tekanan tinggi berisiko merusak substrat kaca, dan biaya peralatannya tinggi, sehingga metode ini terutama cocok untuk aplikasi kelas atas.
Deposisi Elektrokimia (ECD): Produksi Massal yang Hemat Biaya
Pelat ECD melapisi film konduktif dengan mereduksi ion logam pada dinding samping via. Metode ini menawarkan biaya rendah dan throughput tinggi, ideal untuk produksi massal. Namun, kontrol ketat terhadap konsentrasi elektrolit dan kepadatan arus sangat penting—penyimpangan dapat menyebabkan film berpori atau kontaminasi. Metode ini biasanya diterapkan pada via dengan diameter 5–50 μm.
Deposisi Lapisan Atom (ALD): Solusi Presisi
ALD mencapai kontrol ketebalan skala atom dan konformitas yang sangat baik, menjadikannya ideal untuk vias dengan rasio aspek yang sangat tinggi. Metode ini mengatasi tantangan cakupan tetapi memiliki kelemahan berupa laju deposisi yang sangat lambat dan biaya yang tinggi. Oleh karena itu, ALD terutama diperuntukkan bagi industri kedirgantaraan dan sensor dengan keandalan tinggi.
4. Nilai Pelapisan TGV: Mendorong Kinerja Interkoneksi 3D
Terobosan Kecepatan – Koneksi Langsung Berkecepatan Tinggi
Dalam kemasan 2D, sinyal harus menempuh jarak jauh, sehingga meningkatkan kerugian. Dengan metalisasi TGV, interkoneksi chip-ke-board dan chip-ke-sistem menjadi pendek, vertikal, dan memiliki kerugian rendah. Pada server HPC, vias berlapis TGV memungkinkan peningkatan kecepatan komunikasi CPU-ke-memori/GPU hingga lebih dari 30%, mengurangi latensi dan meningkatkan efisiensi sistem.
Efisiensi Energi – Mengurangi Penundaan dan Konsumsi Daya
Jalur interkoneksi yang lebih pendek mengurangi penundaan, sementara lapisan dengan resistansi rendah meminimalkan pemanasan Joule. Misalnya, pengemasan chip ponsel pintar yang menggunakan teknologi TGV dapat mengurangi konsumsi daya inti sebesar 15–20%, memperpanjang masa pakai baterai dan meningkatkan pengalaman pengguna.
5. Zhenhua Vacuum: Solusi Pelapisan TGV Tingkat Lanjut
Keunggulan Peralatan
Optimasi Deep-Via
Teknologi pelapisan lubang dalam eksklusif memungkinkan pengendapan lapisan benih yang seragam bahkan pada vias sekecil 30 μm dengan rasio aspek di atas 10:1—menyelesaikan salah satu tantangan terberat di industri ini.
Penanganan Substrat yang Dapat Disesuaikan
Mendukung berbagai ukuran substrat kaca, termasuk 600 × 600 mm / 510 × 515 mm, dengan kemampuan skalabilitas ke format yang lebih besar.
Fleksibilitas Proses – Kompatibilitas Multi-Material
Mendukung film konduktif dan fungsional seperti Cu, Ti, W, Ni, dan Pt, memenuhi beragam persyaratan aplikasi untuk konduktivitas dan ketahanan korosi.
Performa Stabil dan Perawatan Mudah
Dilengkapi dengan sistem kontrol proses cerdas untuk pemantauan keseragaman ketebalan film secara real-time, dan desain modular untuk perawatan yang mudah dan pengurangan waktu henti.
Lingkup Aplikasi
Dapat diaplikasikan pada kemasan canggih TGV/TSV/TMV, memungkinkan pengendapan lapisan benih konformal di dalam vias yang dalam dengan rasio aspek 10:1.
—Artikel ini diterbitkan oleh peralatan pelapisan vakum produsen Zhenhua Vacuum
Waktu posting: 27 September 2025