北京
在半导体产业持续追求高性能、小型化和集成化的征程中，玻璃通孔（TGV）技术与三维集成无源器件脱颖而出，成为推动行业发展的关键力量。这两项技术的融合，不仅为芯片封装和系统集成带来了革命性的变化，也为众多前沿应用领域注入了新的活力。
TGV技术：突破传统，构建高效电气互连
TGV技术，即玻璃通孔技术，是一种用于玻璃基板的垂直电气互连技术，其原理与硅基板上的硅通孔（TSV）技术相似。该技术最早可追溯至2008年，源于2.5D/3D集成封装中应用的TSV转接板技术。TGV技术以高品质硼硅玻璃、石英玻璃等为基础材料，通过一系列精细工艺实现三维（3D）互连。
与传统的TSV工艺相比，TGV技术具有显著优势。在高频电学特性方面，玻璃属于绝缘体材料，其介电常数仅约为硅材料的三分之一，损耗因子更是比硅材料低2-3个数量级。这使得TGV在信号传输过程中，衬底损耗和寄生效应大大减小，能够有效保障传输信号的完整性，尤其适合5G通信、毫米波雷达、高性能计算等对高频信号传输质量要求极高的应用场景。
三维集成无源器件：提升集成度，优化电路性能
无源器件，如电阻、电容和电感，是电子电路中不可或缺的组成部分。传统的无源器件通常以分立元件的形式存在于电路板上，占据了较大的空间，且随着电子产品小型化和集成化的发展，其对电路板空间的占用以及电气性能的局限性愈发明显。三维集成无源器件正是为解决这些问题而发展起来的。
三维集成无源器件将电阻、电容、电感等无源元件以三维结构的形式集成在同一基板上，这种集成方式不仅减少了电路板上的元件数量和布线复杂度，降低了信号传输的损耗和干扰，还提高了电路的整体性能和可靠性。
以电容和电感为例，三维集成电容可以通过增加电极面积、减小电极间距等方式，在有限的空间内实现更高的电容值。同时，由于集成电容与芯片或其他电路元件之间的距离更近，信号传输路径更短，寄生电感和电阻更小，从而能够有效提升电路的高频性能。对于电感而言，三维集成电感可以采用螺旋线圈、平面电感等多种结构形式，通过优化设计和工艺，提高电感的品质因数（Q值），降低功耗，满足不同电路对电感性能的要求。
TGV技术与三维集成无源器件的融合应用
TGV技术与三维集成无源器件的融合，为半导体封装和系统集成带来了诸多创新应用。在先进封装领域，TGV技术可以用于制造三维集成无源器件的封装载板。通过使用TGV技术,可以实现芯片之间的互联和互通,提高芯片的集成度和性能。同时,TGV技术还可以实现芯片之间的最小间距和最小线宽,满足无源器件对高密度集成和精细制造的需求。
乔治亚理工的Sridharan等率先采用TGV互联技术制备了具有高Q值的三维螺旋电感,应用在集成无源器件（IPD）中完成滤波器的封装制作,并表现出优异的电学性能。Hsieh等采用TGV玻璃制备了高性能IPD电感器,该三维TGV电感器在900MHz时的Q值为60,在2.4GHz时的Q值为75,大大优于二维螺旋电感器。
TGV技术在三维集成无源器件的应用 来源:Hsieh.Characterization of through glass via ( TGV) RF inductors
宗蕾等发明了一种集成射频前端模组的封装结构及封装方法。该封装方法同时集成了TGV玻璃和硅片的优势,即采用含TGV通孔的玻璃和硅片晶圆键合后形成承载晶圆。这种方法不仅可以有效减少晶圆级封装过程中的翘曲问题,提高封装良率,还可以通过硅片增强整体模块的散热性能。
从发展前景来看，TGV技术与三维集成无源器件的融合将在半导体产业中发挥越来越重要的作用。随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，对半导体器件的性能、集成度和小型化提出了更高的要求，TGV技术与三维集成无源器件的优势将更加凸显。预计在未来，这两项技术将广泛应用于数据中心、人工智能芯片、汽车电子、医疗电子等多个领域，为这些领域的创新发展提供强有力的技术支撑，推动半导体产业迈向新的高度。
参考来源:
张迅.三维集成电子封装中TGV技术及其器件应用进展
宗蕾.一种集成射频前端模组的封装结构及封装方法与流程技术
Hsieh.Characterization of through glass via ( TGV) RF inductors
Sridharan.Design and fabrication of bandpass filters in glass interposer with through-package-vias (TPV)
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