玻璃基板行業的發展現狀與未來展望

（來源：老司機駕新車）

玻璃基板行業的發展現狀與未來展望

一、玻璃基板在芯片封裝中的應用原理與現狀

玻璃基板在芯片封裝中應用的核心驅動力源於半導體技術發展對高頻、高密度封裝的需求。隨着芯片製程推進至3nm及以下，傳統ABF載板、BT板在高頻電特性（介電常數、損耗因子）、佈線密度及散熱性能上逐漸受限。玻璃作為絕緣體，介電常數約為硅的1/3，損耗因子比硅低兩個數量級，可顯著降低襯底損耗與寄生效應。同時，玻璃基板支持2-3微米線寬線距，與TSV（硅通孔）技術相當，但採用510×515mm方形尺寸，相比12英寸圓形硅片利用率更高，成本優勢顯著。

當前應用場景已從Chiplet封裝中介板擴展至硅光模塊（集成光波導）、射頻芯片（高頻絕緣特性）等領域，其中思科在5G射頻芯片中已實現玻璃基板應用。

二、玻璃基板產業進展及英特爾佈局

產業層面，玻璃基板仍處於技術驗證向量產過渡階段。英特爾作為核心推動者，通過亞利桑那州先進封裝實驗室牽頭技術研發，重點解決玻璃基板量產化問題。其合作模式涵蓋上游材料（旭硝子、康寧、肖特提供高純度玻璃原材）、中游加工（欣興、景碩等載板廠商合作制板）及下游封裝（日月光合作集成）。目前英特爾產線主要用於內部驗證，未大規模量產，其子公司或主導技術落地，但實際封裝產能仍依賴外部代工。

三、海內外主要龍頭佈局與驗證狀態

海外企業：

英特爾：聚焦CPU、硅光模塊及AI芯片封裝，與旭硝子合作預打孔玻璃基板；

英偉達：主攻AI芯片載板/中介板，探索光-電集成方案；

思科：佈局5G射頻芯片與光模塊封裝，技術領先；

三星/SKC：三星在韓國、越南建線，SKC因競爭壓力將產線轉移至美國，專注PGV中介板。

國內企業：

力盟科技（前BOE團隊）在3D封裝領域進展突出，產品驗證表現良好；

安傑利美維亞、沃格光電、天承等企業分領域佈局，均處於認證階段。

四、先進封裝市場空間及產業成熟時間節點

市場空間：AI芯片Chiplet封裝為核心剛需，預計未來3-5年玻璃基載板在光電封裝領域產值將超30億美元。

成熟時間：儘管2027年被（更多實時紀要加微信：jiyao19)提及為潛在批量應用節點，但因缺乏統一標準、頭部廠商多方案並行（如英偉達多技術路線測試），產業成熟或需2-3年（預計2028-2029年）。

五、生產設備與ABF載板設備差異

玻璃基板設備與ABF載板差異顯著，核心環節包括：

打孔工藝：ABF採用激光直接燒蝕，玻璃需激光誘導改性后氫氟酸腐蝕，設備要求更高（如樂普科、大族激光超快激光）；

鍍膜工藝：ABF以電鍍/化學鍍為主，玻璃基板依賴PVD濺射鍍膜，需匹配大面積基板的流水線式設備；

輔助環節：玻璃基板需黃光產線製作保護層，涉及光刻膠塗覆、曝光等半導體級工藝，而ABF無需此步驟。

六、旭硝子等原材廠商生產工藝

旭硝子、康寧、肖特等龍頭採用熱熔拉法生產高純度硼硅玻璃，提供大尺寸基板（如510×515mm），並可根據需求預加工：

打孔處理：通過激光誘導+氫氟酸腐蝕實現精密通孔，直接供應英特爾等客户；

形態適配：部分裁切為12英寸玻璃晶圓，適配半導體現有PVD、光刻設備，提升兼容性。

七、產線投資額及設備價值量佔比

國內一條510×515mm玻璃基板產線投資額約13-15億元，設備價值量分佈如下：

激光打孔及腐蝕線：佔比30%，含激光設備（100萬-1000萬元/台）及氫氟酸蝕刻槽；

PVD及黃光設備：佔比50%，含PVD鍍膜機、曝光機（光刻機）等核心設備；

其他環節：清洗、烘烤等濕法設備佔比約20%，價值量較低。

八、產能及價格測算

產能：單條產線滿負荷年產能約8-10萬平米；

價格：當前樣品出貨價2-4萬元/平米，大規模量產后或降至0.2-0.8萬元/平米（為當前1/5-1/10）。

九、成為芯粒封裝剛需的核心指標

玻璃基板成為芯粒封裝剛需的關鍵在於線寬線距密度與載板層數。當芯片集成度提升至需2-3微米線寬線距、多層佈線時，玻璃基板在高頻信號傳輸（低損耗）、機械穩定性（低CTE）及成本（大尺寸方形基板）上的優勢顯著，尤其適配高算力AI芯片的Chiplet集成需求。

十、與PCB形變問題的解決方式

玻璃基板與PCB的熱形變差異（CTE不匹配）通過材料填充工藝緩解：在鍵合前鋪設半固化填充膠膜，芯片與玻璃基板焊接時，凸點衝破膠膜實現電連接，未衝破區域固化后形成應力緩衝層，提升可靠性。該方案已通過英特爾驗證。

十一、PVD刻蝕設備國產化及激光設備競爭力

PVD設備：國產化處於技術磨合階段，尚未形成規模化替代能力；

激光設備：國內大族激光、華工激光在國內市場表現良好，但海外市場競爭力弱於樂普科、東臺精密，短期難以進入臺積電等國際供應鏈。

Q&A

Q1: 請介紹玻璃基板在芯片封裝中的應用原理和現狀，包括應用原因及產業進展。

A1:玻璃基板在芯片封裝中的應用原理源於半導體產業對高密度、高頻信號傳輸的需求。隨着芯片製程從10nm、5nm發展至2nm、3nm，高頻信號對材料的介電常數和損耗因子要求顯著提升，普通PCB板已無法滿足。玻璃作為絕緣體，介電常數約為硅的三分之一，損耗因子比硅低兩個數量級，可降低襯底損耗和寄生效應，同時具備與硅相近的熱膨脹係數（CTE），機械穩定性優於ABF、BT載板。此外，玻璃基板（TGV）相比硅基板（TSV）具有成本優勢：玻璃為方形（主流510×515mm），與芯片形狀匹配度高，材料利用率更高，且散熱特性優於ABF載板。

產業進展方面，玻璃基板已在多個領域展開應用：一是硅光模塊（CPU共封裝光學載板），利用玻璃透明特性集成光波導；二是射頻芯片，如思科的5G射頻芯片已轉向玻璃基；三是AI芯片Chiplet封裝，解決高密度集成下的信號傳輸與散熱問題。目前行業處於技術驗證與合作開發階段，英特爾等龍頭通過先進封裝實驗室主導研發，與旭硝子、康寧等材料商及欣興電子、日月月光等代工廠合作推進量產化，但尚未實現大規模量產。

Q2: 玻璃基板在芯片封裝領域的產業進展和導入節奏是怎樣的？

A2:玻璃基板在芯片封裝領域目前處於技術驗證與產業鏈合作階段，尚未進入大規模量產。英特爾是主要推動者，其先進封裝實驗室牽頭研發，聯合旭硝子、肖特、康寧等玻璃材料商優化玻璃物性（電性、熱學特性、純度），並與臺灣載板廠商（欣興電子、景碩）合作基板製造，與日月月光合作封裝集成，形成「材料-基板-封裝」全鏈條協作模式。當前進展集中於批量驗證，而非量產，例如英特爾亞利桑那州產線主要用於技術驗證，未具備量產能力。

導入節奏方面，行業仍需解決標準化與工藝成熟度問題。目前不同廠商技術路線差異較大（如英偉達同時推進多方案），缺乏統一規範，且玻璃脆性導致的封裝組裝難題尚未完全突破，預計大規模量產需依賴頭部廠商拉動產業鏈協同，短期內難以快速落地。

Q3: 除英特爾外，海內外其他主要龍頭企業在玻璃基板領域的佈局和驗證狀態如何？

A3:海外企業中，英偉達聚焦AI芯片封裝載板與中介板，目標取代銅基板，集成光模塊與AI芯片GPU，目前處於多方案並行驗證階段；思科重點佈局5G射頻芯片與光學光模塊CPU封裝，其5G射頻芯片已優先採用玻璃基技術；三星在韓國本土及越南建設玻璃基板產線，側重自有芯片封裝需求；SKC因柔性玻璃業務受LG、三星擠壓，將產線佈局於美國，專注P G V玻璃中介板。

國內企業中，力盟科技在3D半導體封裝領域進展領先，其技術源於京東方（BOE）團隊，產品性能優於安傑利美維亞、沃格光電、天承等同行，目前處於客户認證階段。整體來看，國內廠商尚未實現批量量產，多數處於技術研發與下游認證過程中。

Q4: 玻璃基板先進封裝領域的市場空間及產業成熟時間節點如何？

A4:產業成熟時間節點方面，預計至少還需2-3年。當前行業缺乏統一技術標準，不同廠商（如英偉達）同時推進多技術方案，且玻璃基板與PCB組裝的熱形變、設備兼容性等工藝難題尚未完全解決，需頭部企業拉動產業鏈協同以形成規模化應用。

市場空間方面，TGV玻璃基板在光電封裝領域潛力顯著。若1.6T載板在英偉達等需求下順利落地，預計3-5年內全球玻璃基載板產值將超過30億美元，主要應用於AI芯片GPU封裝、硅光模塊CPU封裝基板等場景。長期來看，隨着AI芯片、射頻模塊等需求增長，玻璃基板有望逐步替代部分有機載板，市場規模將進一步擴大。

Q5: 玻璃基板（含TGV工藝）生產設備與ABF載板設備有何差異？打孔是否使用超快激光？旭硝子的設備使用情況如何？

A5：玻璃基板生產設備與ABF載板差異顯著，核心環節包括打孔、蝕刻與鍍膜：

1. 打孔工藝：ABF載板以激光燒蝕或光刻為主，玻璃基板則採用超快激光誘導，通過激光改性玻璃材料后，再用氫氟酸蝕刻形成通孔，需配套黃光產線製作保護層以控制孔徑一致性。

2. 鍍膜工藝：ABF載板以電鍍或化學鍍為主，玻璃基板需採用PVD（物理氣相沉積）製作種子層，再電鍍增厚，設備需求與半導體晶圓鍍膜更接近。

3. 其他差異：玻璃基板需配套氫氟酸蝕刻線（含清洗、烘烤環節）及自動化機械臂轉運系統，而ABF載板無此需求。

旭硝子作為玻璃原材供應商，主要提供高純度玻璃基材（如硼硅玻璃），其設備合作模式為：與激光設備商（如樂普科）合作完成打孔加工，將帶有通孔的玻璃基板直接供應給英特爾等下游企業，自身不參與后續鍍膜、線路製作環節。

Q6: 單位面積玻璃基板生產產線的設備價值量及投資額是多少？激光打孔、PVD等設備的價值量佔比如何？

A6:國內一條510×515mm規格的玻璃基板產線投資額約13-15億元，主要設備價值量分佈如下：

激光打孔設備：佔比約30%，包括超快激光系統（國產大族激光、華工激光設備單價100萬-1000萬元，進口樂普科設備價值更高）及配套氫氟酸蝕刻線（含機械臂、清洗槽）。

PVD及黃光設備：佔比約50%，包括PVD鍍膜機、曝光機（光刻機）或激光直寫（LDI）設備，其中光刻機價值量最高（單台可達數億元），LDI設備成本較低但精度有限。

其他設備：清洗、烘烤、轉運系統等佔比約20%，價值量相對較低。

該產線若全負荷運轉，年產能約8-10萬平米。

Q7: 目前玻璃基板一平米的出貨價格大概是多少？大批量生產后價格可能達到什麼水平？

A7:當前玻璃基板尚未大批量出貨，出貨價格因產品規格差異較大，按平米計算約2萬-4萬元。若未來實現大規模量產，隨着工藝成熟度提升及材料利用率優化，價格有望降至當前水平的1/5-1/10。

Q8: 芯片的散熱、面積等指標達到什麼程度時，玻璃基板會成為芯粒封裝的剛需選擇？是否有相關指標？

A8:玻璃基板成為芯粒封裝剛需的核心指標並非單一的散熱或面積閾值，而是綜合線寬線距密度、信號傳輸效率及可靠性要求。具體而言，當芯片集成度達到以下場景時，玻璃基板的優勢顯著：

1. 高頻信號傳輸：當芯片頻率超過10GHz時，玻璃的低介電常數（ε≈3-4）和低損耗因子可有效降低信號衰減，優於硅基板（ε≈11.7）。

2. 高密度互聯：當線寬線距≤5μm時，玻璃基板（TGV）的通孔精度（2-3μm）可滿足Chiplet集成需求，優於ABF載板（線寬線距極限約10μm）。

3. 散熱兼容性：玻璃基板需配合外部散熱方案（如微流道液冷），當芯片結温超過100℃時，其低CTE特性可減少熱形變，提升封裝可靠性。

目前行業主要通過線寬線距密度及載板層數測算玻璃基板適用性，而非依賴單一散熱或面積指標。

Q9: 玻璃基板與PCB之間的相對形變問題后續可能通過什麼方式解決？

A9:玻璃基板與PCB的形變問題主要源於兩者熱膨脹係數（CTE）差異，解決方案聚焦於材料與工藝優化：

1. 填充膠膜工藝：在封裝前鋪設半固化填充膠膜，通過芯片與玻璃基板鍵合時的高温使凸點（Bump）衝破膠膜實現焊接，未焊接區域膠膜固化后形成應力緩衝層，緩解熱形變差異。

2. 材料匹配設計：選擇CTE接近PCB的玻璃材料（如添加陶瓷顆粒調節CTE），或通過玻璃表面改性（如等離子處理）增強與PCB的結合力。

英特爾等龍頭企業已通過可靠性測試驗證該方案，顯示玻璃基板與PCB的組裝可靠性可滿足先進封裝需求。

Q10: PVD刻蝕環節設備的國產化情況如何？國內激光鑽孔設備在全球的競爭力怎樣？海外公司是否會選擇國內激光設備？

A10:PVD刻蝕環節設備國產化仍處於起步階段，核心設備（如高精度PVD鍍膜機、光刻機）主要依賴進口（如應用材料、ASML），國內廠商在中低精度設備（如LDI激光直寫機）方面具備一定供應能力，但尚未進入國際主流供應鏈。

國內激光鑽孔設備（如大族激光、華工激光）在國內市場具備競爭力，可滿足玻璃基板激光誘導打孔需（更多實時紀要加微信：jiyao19)求，但全球競爭力仍弱於海外龍頭：海外市場長期由樂普科（德國）、東臺精密（臺灣）主導，其設備精度（線寬線距≤2μm）和穩定性更優。短期內海外公司（如臺積電、英特爾）選擇國內激光設備的可能性較低，國內設備商需在精度與效率上進一步突破以打入國際供應鏈。