Когда мы думаем о полупроводниках, на ум приходит кремний. Но следующий прорыв в производительности и миниатюризации может быть сделан из материала, который мы знаем столетиями — из стекла.

Инженерное стекло уже не просто вспомогательный материал на фабрике, а полноценный кандидат на роль основы для чипов будущего, особенно для искусственного интеллекта (ИИ) и высокопроизводительных вычислений (HPC).

Инженерное стекло: от вспомогательного — к сердцу устройства

Стекло стремительно эволюционирует. Раньше его использовали для удержания кремниевых пластин или в качестве герметичных крышек для МЭМС-датчиков. Теперь оно претендует на роль основной подложки, интерпозера (промежуточного слоя) и даже оптического волновода.

Это фундаментальный сдвиг. Производители упираются в ограничения классических материалов. Органические подложки (та самая «рабочая лошадка» индустрии) не справляются с требованиями к плоскостности и плотности соединений в эпоху чиплетов. Кремниевые интерпозеры — хороши, но дороги и ограничены по размеру.

Стекло находит свою «золотую середину», предлагая лучшие характеристики обоих конкурентов.

Двигатель прогресса — бурное развитие технологий ИИ

Современные системы ИИ требуют тысяч высокоскоростных каналов ввода-вывода и мощных сетей питания. Пропуск таких токов и сигналов с минимальными потерями и шумом — критическая задача для любого электронного оборудования и технологичных материалов.

Именно здесь стекло показывает свои козыри. Его коэффициент теплового расширения можно «подогнать» под кремний, что предотвращает деформации при нагреве. На высоких частотах (например, 40 ГГц) диэлектрические потери в стекле значительно ниже, чем в кремнии.

Это значит — сигналы проходят чище и с меньшим энергопотреблением. Фактически, растущие запросы ИИ превратили стекло из лабораторного любопытства в коммерческий продукт.

Гиганты электроники вступают в игру

Ключевые игроки полупроводниковой индустрии активно инвестируют в стеклянные технологии:

• Intel уже тестирует стеклянные подложки,

• Samsung рассматривает стекло для своих передовых корпусов I-Cube и H-Cube,

• Поставщики материалов, такие как SKC и AGC, запускают пилотные линии для обработки стеклянных панелей размером до 500 мм.

Когда такие компании вкладываются в технологию, это самый сильный сигнал для рынка. Пока никто не объявил даты массового производства, но совместные усилия указывают на четкий тренд: стекло — серьезный претендент на роль подложки следующего поколения.

Новая цель: высокие частоты и фотоника

Помимо упаковки чипов, у стекла есть второй мощный стимул для роста — работа с высокочастотными сигналами и светом.

В диапазонах Ka и выше (которые критичны для 5G/6G и радаров) стекло демонстрирует вдвое меньшие потери, чем органика. Еще перспективнее фотоника. Технология Co-packaged Optics (CPO) приближает оптоволокно к чипу. Стеклянная подложка может одновременно быть и электрической платой, и оптическим волноводом, направляющим свет.

Это упрощает конструкцию, снижает стоимость и устраняет необходимость в отдельных кремниевых фотонных чипах. Конвергенция электричества и света в одном стеклянном «бутерброде» — вот где раскрывается его главный потенциал.

Как стекло изменит производство электроники

Эксперты полупроводниковой отрасли прогнозируют следующее:

Серверы и ЦОДы для ИИ

Это главный плацдарм. Мы получим ускорители ИИ с большей пропускной способностью памяти (HBM) и более мощной сетью питания. Это ускорит обучение нейросетей и сделает инференс более эффективным. В итоге — более мощные и менее прожорливые облачные сервисы, которыми мы все пользуемся.

Смартфоны и тонкие устройства

Внедрение в мобильные устройства произойдет позже, но преимущества очевидны. Более плотная компоновка чипов позволит уменьшить размер материнской платы или освободить место для аккумулятора. Улучшенные высокочастотные свойства стекла напрямую усилят работу 5G/6G-модемов, повысив скорость и стабильность связи. В перспективе — более холодная и энергоэффективная работа флагманских смартфонов под нагрузкой.

Ноутбуки и высокопроизводительные ПК

Здесь стекло может стать ключом к созданию более тонких и легких профессиональных рабочих станций. Позволяя упаковать больше вычислительной мощности в меньший корпус, оно откроет дорогу к новому классу ультрабуков с производительностью, близкой к сегодняшним настольным системам.

Периферия и устройства будущего

Технология «кремний-фотоника на стекле» (CPO) кардинально изменит сетевую инфраструктуру, приведя к созданию сверхскоростных и компактных коммутаторов. Это также откроет дорогу для более миниатюрных и надежных датчиков для автономных транспортных средств и систем «умного» города, где важна стабильность в любых погодных условиях.

Вызовы на пути к массовому производству

Переход от лабораторных образцов к заводским конвейерам — это не вопрос сырья, а вопрос развития целой экосистемы.

Основные препятствия — это не само стекло, а технологии его обработки: сверление лазером миллионов микроскопических отверстий, их надежное заполнение медью, борьба с деформацией больших панелей и создание ПО для проектирования таких сложных систем. Скорость, с которой индустрия решит эти инженерные задачи, определит, сможет ли стекло конкурировать по цене с органикой и кремнием.

Вердикт

Стекло — это уже не эксперимент, а стратегическое направление развития микроэлектроники на ближайшее пятилетие. Оно не вытеснит кремний или органические материалы полностью, но займет свою важную нишу в самых требовательных сегментах: серверы ИИ, телекоммуникационное оборудование и высокочастотные устройства.

Его влияние будет каскадным: начиная с невидимых для глаза дата-центров, оно в итоге подарит нам более мощные, компактные и эффективные смартфоны, ноутбуки и технологии будущего. Тем, кто работает в этих областях, уже сегодня стоит пристально следить за успехами производителей стеклянных подложек.