一、玻璃晶圆、硅晶圆的主要核心区别是什么?
硅晶圆是 “功能”材料,是主动的。它是制造集成电路(芯片)的基底,通过在其上刻蚀晶体管、电阻、电容等元件,使其具备计算、存储、放大等电学功能。
玻璃晶圆是 “辅助”材料,是被动的。它主要作为一种高性能的衬底、封装盖板或互连中介,利用其优良的光学、机械和绝缘特性,为芯片提供支撑、保护或连接。
二、玻璃晶圆与硅晶圆的主要应用领域
(1)、硅晶圆的应用:
集成电路 (IC):CPU、GPU、内存(DRAM, NAND Flash)、微控制器(MCU)等几乎所有数字和模拟芯片。
半导体器件:二极管、晶体管、晶闸管等。
传感器:MEMS传感器(如加速度计、陀螺仪),但其传感部分通常是在硅上制作的。
(2)、)玻璃晶圆的应用:
晶圆级封装 (WLP) 和中介层 (Interposer):
中介层:在先进封装(如2.5D封装)中,玻璃作为一种理想的中介层材料,用于连接上层的芯片和下方的印刷电路板。其优异的绝缘性可以减少信号串扰,其平坦的表面便于精细线路的加工。
封装盖板:为MEMS器件(如麦克风、压力传感器)提供密封封装,保护其内部的精密结构。
微机电系统 (MEMS):
作为MEMS器件的衬底或盖板玻璃。例如,在惯性传感器中,玻璃晶圆与硅晶圆键合在一起,形成密封腔体。
光电子和显示器:
半导体光学器件:用于制造波分复用器(WDM)、光分路器等器件的衬底。
相机模组:作为红外截止滤光片(IRCF)的基板,覆盖在图像传感器(CIS)上方。
显示技术:是制造OLED、Micro-LED显示器时进行巨量转移(Mass Transfer)的临时载体基板(Carrier Glass)。因为其透明,激光可以透过玻璃剥离芯片。
生命科学和微流控:
用于制作生物芯片和微流控芯片,其透明特性便于用显微镜观察液体流动和化学反应。
三、玻璃晶圆 vs. 硅晶圆 详细对比表
特性维度 |
硅晶圆 (Silicon Wafer) | 玻璃晶圆 (Glass Wafer) |
---|---|---|
核心材料 | 高纯度单晶硅 | 硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等 |
电学特性 | 半导体,导电性可通过掺杂精确控制 | 绝缘体,电阻率高,几乎不导电 |
光学特性 | 不透明,对可见光反射率高 | 透明,允许特定波长光线透过 |
热学特性 | 热导率良好,热膨胀系数与硅匹配 | 热导率差,热膨胀系数可调整以匹配其他材料 |
机械特性 | 坚硬但脆,标准厚度提供足够强度 | 坚硬且脆,可制成超薄晶圆 |
制造成本 | 极高(制造工艺复杂、耗能) | 相对较低(制造工艺更成熟) |
核心功能 | 主动功能:构建电子元件,实现电路功能 | 被动功能:支撑、保护、隔离、连接或透光 |
主要应用 | 集成电路(CPU, 内存等)、半导体器件、MEMS传感器 | 晶圆级封装、中介层、MEMS盖板、光电器件、载体基板 |
四、玻璃晶圆与硅晶圆该怎么选择?
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如果需要计算、存储、放大等电子功能,必须使用硅晶圆。
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如果需要隔离、保护、连接、透光,那么玻璃晶圆因其独特的性能和成本优势成为一个非常好的选择。在先进封装和光电子领域,玻璃晶圆正发挥着越来越不可替代的作用。
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