在信息技術(shù)深度變革的進(jìn)程中，光電子領(lǐng)域已成為支撐現(xiàn)代信息系統(tǒng)升級(jí)的核心領(lǐng)域。從高速光通信網(wǎng)絡(luò)到先進(jìn)光電傳感系統(tǒng)，光電子技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展正推動(dòng)著信息傳輸與處理模式的根本性變革。玻璃通孔（ThroughGlassVia,TGV）技術(shù)作為光電子封裝與集成的新興關(guān)鍵技術(shù)，以其優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)及電學(xué)性能，為光電子器件的高密度集成與功能優(yōu)化提供了系統(tǒng)性解決方案，已成為當(dāng)前光電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)突破口。

    一．后摩爾時(shí)代光電子技術(shù)的發(fā)展路徑
    隨著集成電路制程向3nm及以下節(jié)點(diǎn)推進(jìn)，傳統(tǒng)電子芯片面臨熱耗散加劇、信號(hào)串?dāng)_嚴(yán)重等物理極限挑戰(zhàn)，摩爾定律的延續(xù)亟需顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。光電子集成電路（PhotonicIntegratedCircuit,PIC）憑借低功耗（光互連能耗僅為電子互連的1/10）、高帶寬（太比特級(jí)數(shù)據(jù)傳輸能力）及抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，成為突破算力瓶頸的戰(zhàn)略性技術(shù)方向。與電子信號(hào)相比，光信號(hào)在高頻傳輸中展現(xiàn)出顯著的性能優(yōu)勢(shì)，其光速傳輸特性可實(shí)現(xiàn)亞皮秒級(jí)時(shí)延，滿足人工智能、大數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)景對(duì)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的需求。
    然而，硅基光電子集成面臨材料本征限制：硅的間接帶隙特性導(dǎo)致其光發(fā)射效率低下，難以直接集成光源器件。因此，異構(gòu)集成技術(shù)成為構(gòu)建完整光電子系統(tǒng)的必然選擇。在封裝基板材料體系中，玻璃基板以其90%以上的可見光透過率、可調(diào)控的折射率（通過摻雜硼、硅等元素實(shí)現(xiàn)1.451.7的折射率調(diào)節(jié)范圍）及與硅芯片匹配的熱膨脹系數(shù)（35ppm/℃），在光電子互連與封裝領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為光子元件（光波導(dǎo)、分束器等）與微電子芯片的異質(zhì)集成提供了理想平臺(tái)。

    二．TGV技術(shù)的核心特性與工藝創(chuàng)新
    TGV技術(shù)是在玻璃基板上構(gòu)建貫通式導(dǎo)電通孔的先進(jìn)微納加工技術(shù)，與硅通孔（TSV）技術(shù)相比，其依托玻璃材料的物理化學(xué)特性，形成多維度技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
    光學(xué)功能集成能力：高純度玻璃基板在可見光至近紅外波段（4001600nm）具有優(yōu)異的透光性，且折射率均勻性誤差<0.1%，可直接用于光波導(dǎo)、微透鏡等光學(xué)元件的制備。該特性使玻璃基板能夠?qū)崿F(xiàn)"光電"功能的共基板集成，避免傳統(tǒng)硅基方案中的轉(zhuǎn)換損耗（光電光轉(zhuǎn)換損耗通常>3dB）。
    熱機(jī)械穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)：玻璃材料的熱膨脹系數(shù)與硅芯片高度匹配，在40℃至125℃的溫度循環(huán)中，玻璃TGV互連結(jié)構(gòu)的應(yīng)力形變率<50ppm，遠(yuǎn)低于聚合物基板（形變率>200ppm），可有效降低長期服役中的界面開裂風(fēng)險(xiǎn)。
    高頻信號(hào)傳輸性能：玻璃的介電常數(shù)（ε≈4.5@10GHz）與介質(zhì)損耗角正切值（tanδ<0.001）顯著優(yōu)于硅基板，在太赫茲頻段（0.33THz）的信號(hào)衰減率<0.1dB/mm，滿足高速光電子系統(tǒng)對(duì)信號(hào)完整性的嚴(yán)苛要求。
    在工藝實(shí)現(xiàn)方面，TGV技術(shù)突破了玻璃材料的脆性加工難題。德國弗勞恩霍夫IZM研究所開發(fā)的選擇性激光腐蝕（SelectiveLaserEtching,SLE）技術(shù)，采用飛秒激光（脈沖寬度<500fs）進(jìn)行玻璃基體的精確燒蝕，結(jié)合濕法化學(xué)蝕刻工藝，可制備深寬比達(dá)10:1的通孔結(jié)構(gòu)，孔徑精度控制在±1μm以內(nèi)。該非接觸式加工工藝避免了機(jī)械鉆孔導(dǎo)致的微裂紋問題，適用于50μm以下超薄玻璃基板的通孔制造，為三維光電子集成提供了工藝基礎(chǔ)。

    三．TGV技術(shù)的前沿應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐
    當(dāng)前，TGV技術(shù)已在光電子封裝與系統(tǒng)集成領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工程化應(yīng)用，全球科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)正加速推進(jìn)技術(shù)落地：
    光電混合集成平臺(tái)（EOCB）：弗勞恩霍夫IZM研究所提出的光電組合電路板（ElectroOpticCircuitBoard,EOCB）技術(shù)，通過SLE工藝在玻璃基板上構(gòu)建TGV陣列與光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)激光器、探測(cè)器與微波芯片的三維異質(zhì)集成。其開發(fā)的光電子系統(tǒng)級(jí)封裝（pSiP）原型驗(yàn)證了400Gbps光信號(hào)的片上傳輸能力，傳輸損耗<0.5dB/cm，為高速光通信模塊提供了集成方案。
    三維玻璃基光電互連（3DGP）：?jiǎn)讨蝸喞砉W(xué)院研發(fā)的超薄玻璃中介層技術(shù)，在50μm厚玻璃基板上實(shí)現(xiàn)了20μm間距的超高密度光學(xué)互連。該技術(shù)通過納米壓印工藝制備聚合物光波導(dǎo)，結(jié)合TGV垂直電互連，構(gòu)建"二維平面光網(wǎng)絡(luò)+三維垂直電通道"的立體集成架構(gòu)，已應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心光互連模塊，支持單通道25Gbps的高速數(shù)據(jù)傳輸。
    共封裝光學(xué)器件（CPO）：康寧公司將TGV技術(shù)應(yīng)用于CPO封裝領(lǐng)域，通過嵌入式再分布層（RedistributionLayer,RDL）與TGV垂直互連，實(shí)現(xiàn)光學(xué)引擎與數(shù)字芯片的無縫對(duì)接。在800GCPO原型中，玻璃基板的引入使光模塊體積縮小40%，功耗降低30%，展現(xiàn)出在下一代高速通信系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力。

    四．技術(shù)挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢(shì)
    盡管TGV技術(shù)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，但其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍面臨多重挑戰(zhàn)：
    制造成本控制：激光加工設(shè)備投資高昂（單臺(tái)設(shè)備成本>500萬美元），且銅電鍍填充等工藝步驟復(fù)雜，導(dǎo)致玻璃基板成本達(dá)傳統(tǒng)PCB的510倍，目前主要應(yīng)用于高端通信與航空航天領(lǐng)域。
    可靠性驗(yàn)證體系：玻璃金屬界面的長期可靠性需進(jìn)一步優(yōu)化，在85℃/85%RH的濕熱環(huán)境中，TGV互連結(jié)構(gòu)的絕緣電阻衰減率仍需控制在10%以內(nèi)，以滿足工業(yè)級(jí)應(yīng)用要求。
    設(shè)計(jì)生態(tài)構(gòu)建：光電子微電子協(xié)同設(shè)計(jì)工具鏈尚未完善，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的封裝設(shè)計(jì)流程與多物理場(chǎng)仿真模型，制約了技術(shù)的快速推廣。
    展望未來，TGV技術(shù)有望與微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、光子集成回路（PIC）等技術(shù)深度融合，在以下領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破：
    異構(gòu)集成標(biāo)準(zhǔn)體系：構(gòu)建"玻璃基板光子芯片微電子芯片"的異構(gòu)集成技術(shù)體系，推動(dòng)光計(jì)算、量子通信等前沿領(lǐng)域的工程化應(yīng)用。
    智能光電傳感系統(tǒng)：利用玻璃基板的生物相容性與光學(xué)透明性，開發(fā)集成光傳感、信號(hào)處理的微型醫(yī)療設(shè)備，如植入式光譜分析傳感器，檢測(cè)精度可達(dá)納摩爾級(jí)。
    先進(jìn)封裝技術(shù)架構(gòu)：與扇出型封裝（FanOut）、晶圓級(jí)封裝（WLP）等工藝結(jié)合，建立"2.5D/3D光電子封裝"技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的算力升級(jí)提供封裝支撐。