转接板与载板的角色演变：从先进封装到超高密度互连平台

摘要： 随着先进封装技术的发展，转接板与载板的角色和定义正经历深刻演变。本文系统梳理转接板的发展历程，辨析转接板与载板的核心区别：转接板主要用于实现芯片间或芯片与基板间的高密度、精细间距互连，而载板作为封装的基础，负责与印制电路板（PCB）的大规模连接。文章进一步指出，超高密度互连（UHDI）技术正推动PCB、转接板与载板的制造工艺融合，三者之间的界限日益模糊，未来有望形成一个连续的高密度互连平台。这一趋势对传统PCB制造业既是挑战，也是向更高价值链转型的战略机遇。

关键词： 转接板；载板；先进封装；超高密度互连

1 转接板的定义与作用

在先进电子制造中，转接板是一种物理接口或中间载板。当两个元器件直接互连十分困难甚至无法实现时，转接板用于实现二者之间的电气连接。

转接板通常较薄，常见材质包括硅、玻璃或有机材料，被放置在芯片与封装载板之间，或封装与印制电路板（PCB）之间。它充当桥梁，通过精细间距布线或硅通孔（TSV）重新分布信号、电源和接地连接。转接板使高密度互连和精细间距布线成为可能，从而将集成电路（IC）上微小的连接盘与PCB上可制造的更大连接盘连接起来。

在先进封装中，转接板还能使多个芯片（如逻辑芯片、存储芯片等）并排安装在同一个封装内。这类封装在高性能计算中非常常见，例如图形处理器（GPU）、现场可编程门阵列（FPGA）等。转接板有助于处理芯片与载板之间在走线间距和尺寸上的差异，从而降低应力并提高组装可靠性。通过缩短互连长度并提升布线密度，转接板能够增强电气性能（如改善信号完整性、降低延迟），并在一定程度上提高散热能力。

转接板大致可分为三类：

硅转接板：采用TSV，可实现极细间距、高性能互连；

玻璃转接板：成本相对较低，具有良好的尺寸稳定性；

有机转接板：由先进层压板材料制成，成本更低，但布线密度不及硅转接板。

简而言之，转接板是在芯片与载板之间提供高密度互连层转接支撑的重要组件，对现代半导体器件先进封装具有重要意义。转接板与载板的核心差异可归纳为表1。

2 转接板的发展演变

随着半导体制造和先进封装技术的发展，“转接板”的定义也在不断演变。

过去，转接板通常指：

①一种无源中间基板，用于在半导体芯片与更大的载板/PCB之间重新分布I/O信号；

②由硅、玻璃或有机层压板制成；

③具备精细间距布线、TSV以及重新布线层（RDL）；

④用于解决机械、电气以及间距缩放方面的挑战。

随着2.5D、3D封装以及异构集成的兴起，转接板的作用正在发生变化，并出现了一些新型转接板：

无源转接板（传统作用）

这类转接板仍广泛应用于硅光子、GPU、FPGA以及高带宽内存（HBM）集成等领域，具有高密度布线和电源分布功能。

有源转接板

这类转接板内部集成了晶体管、电源传输电路以及信号调整逻辑，典型功能包括管理时钟分布、电压调节和高速信号重定时。有源转接板在小芯片（chiplet）生态系统中受到越来越多关注，因为来自不同厂商的小芯片需要标准化互连。

有机/混合型转接板

在成本敏感的应用领域，层压板和积层膜技术正成为硅基方案的有力竞争者。为实现中等性能和更低成本，一些方案采用不含TSV的RDL扇出型转接板。

玻璃转接板

玻璃转接板正在兴起，原因在于其低成本、低损耗、尺寸稳定性好，且能够处理超高密度I/O。

3 “转接板”术语的扩展

“转接板”最初主要指基于TSV技术的硅桥。如今，该术语的涵盖范围已经扩大，包括RDL转接板（扇出重新分布层，模拟无TSV的转接板），以及像英特尔嵌入式多芯片互连桥（EMIB）这样的嵌入式桥接技术，有时被称为“局部转接板”。即使是具有高密度互连的晶圆级封装载板，也正在模糊这一界限。换言之，“转接板”“载板”和“先进封装层”之间的界限已不再严格。

术语“转接板”定义扩展的技术原因主要包括：

小芯片架构：企业希望将来自不同工艺节点、晶圆厂或供应商的芯片连接在一起。转接板不再仅仅是“布线板”，而正在成为集成平台。

异构集成：逻辑、存储、模拟、光电子和射频（RF）模块可集成在同一转接板上，或通过同一转接板实现集成。

电源传输与热量管理制约：有源转接板有助于在封装层面管控局部电源和热量。

4 转接板在电子制造中的发展

4.1 早期阶段（2000年—2010年代早期）：经典硅转接板

这一阶段的转接板主要定义为具有TSV和RDL的无源硅板，应用于将多个芯片（如逻辑芯片与HBM内存）安装在转接板上，再安装到封装载板上的2.5D封装。典型实例包括Xilinx FPGA、AMD GPU与HBM内存集成。行业观点中，转接板几乎与基于TSV的硅转接板同义。

4.2 发展阶段（2010年代中期）：有机与玻璃转接板

有机转接板由层压板（如ABF膜、BT树脂）制成，成本较低，间距较硅转接板更宽，适用于对TSV密度要求不高的应用。玻璃转接板进入研究和早期采用阶段，具有良好尺寸稳定性、低电气损耗以及极细间距钻孔潜力。由此，“转接板”术语已涵盖多种材料类型，不再仅限于硅。

4.3 重新定义阶段（2010年代末期—2020年代初期）：桥接与RDL扇出技术

扇出RDL转接板是在重组晶圆或面板上的重新分布层，功能类似于没有TSV的转接板，主要应用于先进扇出晶圆级封装（FOWLP）。嵌入式桥接（局部转接板）以英特尔EMIB为典型例子，小型转接板“薄片”仅嵌入在需要的位置，与完整硅转接板相比能够降低成本。由此，“转接板”术语扩展到包括部分/局部连接平台。

4.4 下一代（2020年代—未来）：有源转接板

有源转接板不仅可重新分布信号，还可集成有源电路，包括电源管理（如电压调节器）、时钟分配和信号重定时，并可能用于小芯片生态系统中的安全或互连逻辑。相关研究实例包括欧洲核子研究组织（CERN）、法国原子能委员会电子与信息技术实验室（CEA-Leti），以及晶圆厂和外包封装测试（OSAT）企业的商业开发。其行业影响在于进一步模糊了“载板”“转接板”和“系统级转接板”之间的界限。

如今，行业将“转接板”作为一个广义术语，用来指代任何位于芯片与载板之间、可实现高密度集成的组件。该定义已不再局限于具有TSV的无源硅转接板。

5 共同基础：高密度互连（HDI）与UHDI

在先进半导体封装中，载板在许多方面类似于微型高密度互连（HDI）PCB。载板采用的激光钻微通孔、精细线路以及多层叠层技术，最初均应用于HDI PCB制造。随着线宽/线距要求缩小到个位数微米，载板制造开始看起来几乎与最先进的PCB制造技术相同，只是几何尺寸更小、公差要求更严格。PCB向超高密度互连（UHDI）的推进，与先进封装载板发生的变化相呼应。

5.1 载板与HDI板：按需演变

早期载板可通过类似PCB的传统工艺制造。随着芯片I/O数量增加，载板必须进行演变，技术人员采用了积层法、堆叠孔和激光钻孔等技术，这些都成为HDI的标志性特征。目前，用于CPU、GPU、网络专用集成电路（ASIC）等的高端载板具有UHDI级别的技术特征：小于10 µm的线宽/线距、小于50 µm的微通孔，以及高度受控的层间对位。在许多方面，载板制造在技术上已经超越传统HDI PCB，而PCB行业正努力迎头赶上。

5.2 转接板与UHDI板：重叠之处

具有TSV的硅转接板通过半导体工艺制造，而非PCB工艺。但RDL扇出转接板（如用于FOWLP的转接板）以及玻璃/有机转接板，则采用与HDI PCB制造非常相似的工艺，只是分辨率要求极高。业内一些人甚至将扇出面板称为“类PCB转接板”，因为其工具集和设计原理（如通孔、层压板、重新分布层）与先进PCB制造工艺高度重叠。UHDI技术直接支持小芯片互连所需的密度，而这正是转接板发挥作用之处。

5.3 制造融合

过去，PCB制造厂、载板制造厂和半导体制造厂各自独立。然而，随着HDI/UHDI技术的发展，这些区别正逐渐模糊。PCB制造商正在投资UHDI能力，以支持下一代载板的生产；载板制造商（如Ajinomoto、Ibiden、Unimicron等）正在采用PCB风格的面板处理，且分辨率更高；大型面板正用于扇出封装，其设备与PCB制造设备存在重叠。这种融合意味着，HDI/UHDI PCB制造的技能和工艺正在直接推动转接板和载板的发展。

6 转接板、载板和PCB的关系

6.1 为什么这很重要

随着芯片封装与PCB之间的边界逐渐模糊，载板及UHDI PCB的技术正变得可互操作。在某些技术路线图中，“电路板”和“封装”将合并为单一的集成平台。具有UHDI专业技术的PCB制造商可能会发现进入先进封装市场的机会，而OSAT公司和载板制造商正在探索面板规模制造。预计UHDI技术不仅对PCB至关重要，也将对所有互连平台，包括载板、转接板，甚至可能的混合芯片/电路板集成，发挥关键作用。

长期以来，载板一直是HDI PCB制造的专业分支，不断推动更精细特征以跟上半导体的发展。转接板，尤其是有机转接板和扇出型转接板，与UHDI工艺紧密相关，并且通常采用类PCB制造方法。随着HDI向UHDI发展，PCB、载板和转接板制造之间的区别正在缩小，预示着未来它们将形成一系列高密度互连平台的连续体。

6.2 概念辨析：一个直观类比

转接板 = 适配器/转换器：将来自芯片的超精细信号分散开；

载板 = 基础/承载板：将适配后的信号连接到整个封装，并将其与外部世界连接。

6.3 关键区别

转接板：通过超细间距布线实现芯片与芯片或芯片与载板的连接；

载板：通过较大规模布线及机械支撑实现封装与PCB的连接。

6.4 对PCB的影响

随着技术不断推进，传统定义以及载板和转接板的功能变得更加广泛，这对PCB意味着什么？根据本文所列信息，载板和转接板——曾经是PCB与芯片之间的连接器——如今作为更复杂的互连载体，在许多方面与传统的PCB角色平行。

那么，二者是否都将继续存在？还是一旦跨越某些技术边界，载板和/或转接板技术会使PCB变得过时？传统刚性PCB的需求不会完全消失。对许多技术而言，它仍将是最经济的连接选择。但随着HDI逐步过渡到UHDI，且高端应用对先进制造能力提出更高要求，载板和转接板制造尽管需要不同的设备和材料，却可能成为传统PCB工厂下一个合乎逻辑的发展方向。

7 结语

转接板已从经典的无源硅TSV中介层，演变为涵盖有机、玻璃、扇出RDL、嵌入式桥接和有源转接板的广义高密度集成平台。载板则持续向UHDI方向推进，并在特征尺寸和工艺控制上不断逼近甚至超越传统HDI PCB。随着UHDI技术推动PCB、载板与转接板制造工艺融合，三者之间的界限日益模糊，未来有望形成一个连续的高密度互连平台。对传统PCB制造业而言，这既是技术挑战，也是向更高价值链转型的战略机遇。