產業丨玻璃基板越發強勢，AI時代下或將有所作為

AI時代下性能與成本成為助推發展的力量

CoWoS作為AI芯片關鍵的封裝方式，臺積電的CoWoS封裝技術通過在硅中介層上整合多個芯片，實現了高帶寬與低功耗的特性。

然而，CoWoS技術同樣面臨成本高昂、硅中介層熱管理及電氣性能的挑戰。

玻璃基板以其低功耗和卓越的散熱性能，有望取代硅中介層和載板。

據韓國KB Securities的分析師預測，到2030年，現行的有機基板將無法滿足採用先進封裝技術的AI芯片對數據吞吐量的高要求。

芯片在運行過程中產生的熱量會導致性能下降，這限制了芯片僅能在短時間內保持最高性能，一旦温度升高，芯片不得不降低運行頻率。

隨着AI芯片對數據吞吐量需求的持續增長，半導體封裝技術要求晶體管數量達到極限，同時要求具備更低的能耗、更優的性能和更高的散熱效率。

隨着先進製程技術的發展，傳統基板在支撐AI芯片方面已顯得力不從心。

這些基板在提升晶體管密度方面遭遇瓶頸，並且容易發生收縮變形，同時其功耗可能高達數千瓦，使得傳統材料基板作為互連材料的侷限性日益凸顯。

為應對這一挑戰，玻璃基板作為下一代先進封裝技術的材料，正成為推動摩爾定律在數據為中心的應用中繼續前行的關鍵助力，並被視為算力時代先進芯片提供穩定基板的首選方案。

玻璃基板的材料優勢決定了應用高度

①玻璃基板具備實現更高密度通孔的能力：其芯通孔的間距可降至不足100微米，從而使得芯片間的互連密度增加十倍。

互連密度的顯著提升，使得更多晶體管得以集成，進而支持更為複雜的設計，並且更高效地利用空間。

②玻璃基板的熱膨脹係數（CTE）與芯片更為匹配：在熱學性能和物理穩定性方面表現出色，不易因高温而產生翹曲或變形。

③玻璃芯的特殊電氣性能，導致其介電損耗更低：在信號傳輸過程中，功率損耗相應減少，芯片整體效率顯著提高，特別適合於高速、先進的數據中心、人工智能、圖形處理等高端芯片封裝領域。

④玻璃基板亦可應用於光模塊CPO封裝工藝，以解決CPO中光電信號互連的難題。

儘管在最高端的應用需求上，它可能無法完全取代CoWoS或EMIB技術，但它卻能提供比現有有機基板更卓越的信號傳輸性能和更密集的佈線能力。

這表明，它能夠顯著提升信號傳輸的完整性，增強信號的傳播速度和頻率，為高性能計算和人工智能技術的發展提供了堅實的基礎。

⑤它具有極高的表面平整度和低粗糙度，為微型半導體器件的精密製造提供了理想的平臺。

其卓越的透明性和光學特性使其在需要透明窗口或光通信封裝應用中具有獨特的優勢。

特別是玻璃基板的可調折射率，使其能夠在光學領域中精確控制光信號的傳輸，為下一代光電技術的發展提供了支持。

⑥玻璃基板在集成能力方面表現尤為突出：根據研究數據表明，玻璃基板能夠在相同面積的封裝中容納多達50%的額外芯片[裸片]。

這意味着，在同等空間內，能夠集成更多的晶體管，從而提升芯片的整體性能與功能，為未來技術的進步提供了巨大的潛力。

全球大廠紛紛計劃引入該項目

今年年初，英偉達公司以GB200為核心，推出了多款創新產品，並宣佈其GB200芯片所採用的先進封裝技術將採用玻璃基板，相關供應鏈已經開始運作，目前正處於設計微調和測試階段。

近期，AMD公司獲得了一項涉及玻璃基板技術的專利，這標誌着AMD首次明確表達了其對玻璃基板研究領域的積極投入。

AMD計劃在2025年至2026年期間，利用玻璃基板為芯片打造高性能的系統級封裝。

英特爾則宣佈，計劃在2026年至2030年期間量產其業界首款用於下一代先進封裝的玻璃基板。

英特爾在玻璃基板技術上已投入約十年時間，是最早開發出玻璃基板解決方案的公司之一。

作為研發工作的初步成果，英特爾已完成了一組芯片測試試板的組裝，這些芯片在玻璃基板上構建了多芯片封裝。

這些芯片使用了三層重佈線層（RDL），通孔間距為75微米，產品看起來是英特爾超低功耗移動芯片。

英特爾還計劃向其IFS客户提供玻璃基板，這將使其在競爭中佔據有利地位，特別是在生產高端、高利潤芯片方面。

三星集團已組建了一個新的跨部門聯盟，包括三星電子、三星顯示、三星電機等子公司，共同研發玻璃基板，並推進其商業化進程。

預計三星電子將掌握半導體與基板結合的信息，而三星顯示將負責玻璃加工等任務。

三星將玻璃基板視為芯片封裝的未來，並在2024年CES上宣佈，今年將建立一條玻璃基板原型生產線，目標是在2025年生產原型，並在2026年實現量產。

韓國SK集團旗下的Absolics投資了六億美元，計劃在喬治亞州科文頓建設一座月產能達4000塊的玻璃基板工廠。

SK海力士通過這家美國子公司進入該領域，並計劃在2025年初開始量產，從而成為最早加入玻璃基板競爭的公司之一。

日本DNP展示了其在半導體封裝方面的新開發成果——玻璃基板，聲稱可以解決ABF帶來的許多問題，並計劃在2027年量產。

作為全球最大的基板供應商，日本Ibiden也在去年10月宣佈，計劃將玻璃基板作為一項新業務進行研發。

此外，蘋果公司也在積極探索將玻璃基板技術應用於芯片封裝。

半導體設備製造商Entegris公司已成功籌集到7700萬美元資金，計劃在科羅拉多州科羅拉多斯普林斯建設一個製造中心，預計該中心將於2025年開始初步商業運營。

該製造中心初期將專注於液體過濾產品的生產以及半導體晶圓處理用的前開式統一艙（FOUP）的生產。

臺積電已成立專項團隊，致力於研究FOPLP技術，並對玻璃基板的研發進行了大規模投資。

預計該技術成熟需時約三年，最早將於2026年開始量產。

國內產業及產能也呈現快速擴張勢頭

在2024年舉辦的BOE IPC會議上，京東方正式對外發布並展示了其針對半導體封裝領域所研發的玻璃基滿板級封裝載板。

標誌着該公司成為中國大陸首個從顯示面板領域拓展至先進封裝技術的業務實體。

在技術突破方面，國內8.5代線的建設速度和效率已可與國際領先企業相媲美，在中低世代LTPS基板玻璃領域也取得了顯著進展；

在產能提升方面，國內玻璃企業在全國範圍內已建成的基板玻璃窯爐數量超過20座，且有多座G8.5+產業正在規劃建設中，產能正在快速擴張。

據數據統計，截至2023年底，我國本土企業已建成的基板玻璃產能約為7850萬平方米，約佔全球基板玻璃總產能的十分之一。

此外，我國企業的產品主要集中在中低世代（G5/G6）基板玻璃，其中大部分僅適用於非晶硅TFT技術製程，而適合LTPS/LTPO/Oxide等先進製程的基板玻璃產能明顯不足。

三疊紀於今年7月建立了國內首條TGV板級封裝線，成為國內唯一一家同時擁有玻璃基晶圓和板級封裝線的公司。

該公司的技術突破了傳統通孔填充深徑比的限制，解決了信號連續性問題，併成功攻克了TGV工程化的難題。

沃格光電的技術特點包括玻璃基厚銅技術和玻璃基微米級巨量通孔技術。

目前，該公司已具備了玻璃基板級封裝載板的小批量供貨能力，部分產品已經通過了客户的驗證。

預計在今年下半年一期產能達成后，將實現小批量生產。

結尾：

據Omdia預測，2024年全球基板玻璃出貨面積將從2023年的6.43億平方米小幅增長至6.62億平方米，增長率為3%，銷售額預計將達到68.5億美元，增長率為4.75%。

預計到2025年，全球基板玻璃銷售額將接近70億美元，這將是繼2021年達到階段性高點之后的又一高峰。

部分資料參考：中國電子報：《基板玻璃：顯示產業的透明[承重牆]》，半導體產業縱橫：《玻璃基板，[明日]紅花》，芯流科技評論：《玻璃基板革命：AI算力激增下的新戰場》，東旭集團：《玻璃基板：AI時代的下一次突圍》，電子發燒友網：《多家大廠計劃導入先進基板技術，玻璃基板最早2026量產》，天天IC：《巨頭角逐，玻璃基板將成芯片遊戲規則顛覆者？》