在去年晶片缺貨的時候，從三星、台積電到Intel和AMD都對一個材料關注有加，那就是ABF（Ajinomoto Build-up Film ）。而這一切的故事，都要從一家原本做味精的企業味之素說起。
按照味之素集團網站所說，在 1970 年代，集團開始探索鮮味調味品副產品的應用。我們知道其中一些物質具有優異的材料特性，有可能用於電子行業的樹脂和塗層劑。處理器變得越來越小，速度越來越快，印刷電路板製造商需要更好的絕緣材料來保持性能。到了1996 年，一家 CPU 製造商與該集團接洽，希望利用胺基酸技術開發一種薄膜型絕緣體。這最終推動了ABF載板的誕生。
正如大家所看到的，電路集成的進步使得由納米級電子電路組成的 CPU 成為可能。這些電路必須連接到電子設備和系統中的毫米級電子元件。當然，這可以通過使用由多層微電路組成的 CPU的積層載板來實現。而ABF促進了這些微米級電路的形成，因為它的表面可以接受雷射加工和直接鍍銅。今天，ABF 是形成電路的基本材料，該電路可引導電子從納米級 CPU 終端流向印刷載板上的毫米級終端。
可以說，ABF的存在讓晶片小型化成為可能。然而，隨著晶片的持續發展，ABF也迎來了新的挑戰。
ABF，如臨大敵
從原理上看，ABF 充當了設備封裝內的床，連接 PCB 和納米級 CPU 的多層微電路組成。
而基於其打造的ABF 基板的一個關鍵元件是電容器，它主要用於去耦並占據基板的兩側。
anandtech在報導中也表示，現代晶片通常被安裝在細間距載板 (FPS：fine pitch substrates ) 上，然後將其放置在多層高密度互連 (HDI：high-denSity interconnect) 載板上。而如今最先進的 CPU/GPU HDI 載板都使用Ajinomoto Build-up Film (ABF)，它結合了有機環氧樹脂、硬化劑和無機微粒填料。ABF易於使用，可實現高密度間距（從而實現高密度金屬布線），具有足以滿足現代晶片的絕緣性能、高剛性、高耐用性和低熱膨脹等因素。
台灣工研院材化所的莊貴貽也曾撰文指出，ABF載板材料是90年代由Intel所主導的材料，用於導入覆晶構裝製程等高級載板的生產，可製成較細線路、適合高腳數、高傳輸的IC封裝。其載板核心結構仍是保留以玻纖布預浸樹脂(FR-5或BT樹脂)做為核心層(Core Substrate)，再使用增層材料(Build up Materials )疊加的方式增加層數，以雙面核心為基礎，做上下對稱式的加層，但上下的增層結構，捨去原用的預浸玻纖布壓合銅箔的銅箔載板，而在ABF膜層上改用電鍍銅取代之，如圖所示。如此一來，可以減少載板總體的厚度，突破原有含玻纖樹脂載板在雷射鑽孔所遇到的困難度。
但是，隨著產業轉向小晶片設計，封裝的重要程度日漸提升，進而給封裝材料提出了新需求。
「因為這些多小晶片設計將更耗電（因此更熱），並且由於內存和 I/O 接口的擴大，需要更高密度的金屬寫入。功率需求的增加給電路的外圍子結構帶來了額外的壓力。多年來，尋找新材料用於半導體行業晶片的核心構成一直是一個熱門話題。」
anandtech在報導中說。在這種情況下，玻璃成為了很多廠商探索的新目標，因為玻璃被認為比基於有機樹脂的載板更堅硬並具有多項優勢，但玻璃與銅（或其他金屬線）之間的粘合仍然是鍵合方面的主要挑戰。
但，有不少廠商已經跨出了重要一步。
玻璃，有望接任？
日前，日本Dai Nippon Printing (DNP) 展示了半導體封裝的一項新開發成果——玻璃芯載板 (GCS：Glass Core Substrate)——據說它可以解決ABF帶來的許多問題。
DNP聲稱，其具有玻璃芯的 HDI 載板與基於有機樹脂的載板相比具有更優越的性能。根據 Dai Nippon 的說法，使用玻璃芯載板 (GCS) 可以實現更精細的間距，因此可以實現極其密集的布線，因為它更硬並且不易因高溫而膨脹。DNP展示的示意圖甚至完全從封裝中省略了細間距載板，暗示這部分可能不再需要。
DNP 在報導中還表示，其玻璃芯載板可以提供高縱橫比的高玻璃通孔 (TGV) 密度（與 FPS 兼容）。在這種情況下，縱橫比是玻璃厚度與通孔直徑之間的比率。隨著過孔數量的增加和比例的增加，載板的加工變得越來越困難，並且保持剛性變得更具挑戰性。
從DNP的介紹可以看到，其開發的玻璃載板具有 9 的縱橫比，並確保粘合性以實現細間距兼容布線。該公司表示，由於 GCS 厚度限制很少，因此在保持厚度、翹曲、剛度和平滑度之間的平衡方面有很大的自由度。「我們還有新的專有製造方法增強了玻璃和金屬之間的粘附性，這是傳統技術難以實現的，這也幫助他們實現了精細間距和高可靠性。」DNP同時還強調。
除了DNP，韓國SK集團旗下的Absolics也看好了玻璃帶來的機會。因為他們認為玻璃擁有很高的耐熱性，為此他們將其視為半導體封裝的改革者。Absolics表示，隨著微處理的性能提升已達到極限，半導體行業正在積極利用異構封裝，但現有的半導體載板必須通過稱為矽中介層的中間載板連接到半導體晶片，而內置無源元件的玻璃載板可以在相同尺寸下集成更多的晶片，功耗也減少了一半。值得一提的是，Absolics在早前還獲得了美國設備大廠應用材料的投資。
另外，玻璃大廠康寧也看好玻璃在載板中的機會。
他們在一篇論文寫道，半導體封裝的新舉措創造了對新材料解決方案的需求。為擴展用於 3D-IC 堆疊的中介層技術，人們付出了巨大的努力。正在開發多種解決方案來滿足其中一些需求，包括使用各種常用材料的傳統中介層以及扇出晶圓級封裝 (FOWLP)，這已成為試圖實現低成本的普遍考慮因素。
此外，行動裝置和物聯網 (IoT) 的激增導致對 RF 通信的要求越來越高。這些要求包括引入更多頻段、更小/更薄的封裝尺寸以及在引入新功能時需要節省電力以延長電池壽命等要求。事實證明，玻璃是應對這些挑戰的絕佳解決方案，因為玻璃具有許多支持上述舉措的特性，當中包括高電阻率和低電損耗、低或可調節的介電常數以及可調節的熱膨脹係數 (CTE)。
康寧表示，3D IC 堆疊的重要挑戰之一是由於 CTE 不匹配而導致的可靠性，而玻璃提供了一個極好的機會來管理 3D-IC 堆疊的翹曲，同時優化 CTE。下圖說明了在中介層應用中堆疊具有多個 CTE 的載板所面臨的挑戰。其中左圖示意性地顯示了安裝在 Si 中介層上的 Si 晶片，然後將其安裝在有機載板上。當載板經歷溫度循環時，CTE 不匹配會導致故障。
但是，如果使用 CTE 介於玻璃和有機物之間的玻璃中介層代替 Si 中介層，則可以更好地管理這種翹曲並提高可靠性，正如喬治亞理工學院封裝研究中心 (PRC) 的工作所證明的那樣，如上圖圖右所示 。
寫在最後
我們必須承認，ABF載板的地位是短期內不能動搖的，從QYR的統計及預測我們也可以看到。根據他們的統計，2021年全球ABF基板市場銷售額達到了43.68億美元，預計2028年將達到65.29億美元，年複合增長率（CAGR）為5.56%（2022-2028）。
而英特爾和AMD等廠商的大力投入，也可以看做ABF的風向標。
以英特爾為例，在去年，因為ABF的短缺，給英特爾造成了困擾。為此，英特爾宣布其越南組裝和測試 (VNAT) 工廠現在將在內部將電容器連接到 ABF 基板的兩側。這一變化將使英特爾在 ABF 製造過程中有效地消除對外部供應商的依賴程度。據英特爾稱，其結果是能夠以更快的速度完成晶片組裝 80%；AMD也通過和多家廠商綁定了長約，以保證ABF供應。
但是，正如這個行業里一直上演的故事一樣，沒有什麼是一成不變的。