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[科技新闻] 玻璃基板,量产前夜

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发表于 2025-12-28 10:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

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这次是玻璃基板。


近年来,随着先进制程逐渐逼近物理极限,半导体行业正经历一场从制程竞赛向封装创新的战略转移。在AI、高性能计算等市场需求的驱动下,传统有机基板与硅中介层等逐渐显现性能瓶颈,难以适配先进封装的严苛要求。


在此背景下,玻璃基板凭借其低介电损耗、优异热稳定性、高平整度以及与硅相近的热膨胀系数等独特优势,迅速成为突破现有性能瓶颈的关键材料,引发业界高度关注。三星、英特尔、AMD、博通、英伟达等全球头部厂商纷纷将其纳入下一代芯片研发规划,积极探索应用可能。


尤其近段时间,玻璃基板领域的行业动态密集涌现:日本Rapidus全力探索玻璃基板技术,三星电机计划与日本住友化学成立合资企业专攻玻璃基板生产,同时三星通过收购JWMT股份打通全产业链布局。这一系列动作,清晰凸显出全球产业界在玻璃基板领域的持续深耕与战略布局,一场围绕先进封装材料的变革已悄然酝酿。






打破传统瓶颈,玻璃基板来势汹汹






长期以来,有机基板因成本低、工艺成熟成为芯片封装的主流选择,硅中介层则凭借精细布线能力占据部分高端市场,但随着AI芯片、高性能计算芯片对高带宽、低功耗的需求激增,两者的局限性日益凸显,例如有机基板存在信号传输损耗大、热膨胀系数与硅芯片匹配度差、大尺寸封装易翘曲等问题;硅中介层则面临成本高昂、尺寸受限及信号干扰的困扰。


相较之下,玻璃基板凭借天然材料特性实现了性能的全面突破,赵瑾等行业专家在《玻璃基板技术研究进展》中指出,其核心优势集中在三大维度,且相关性能指标均有明确数据支撑:



  • 卓越的电气性能:玻璃材料天然具备极低的介电常数和损耗因子,在高频高速信号传输场景中优势显著。数据显示,玻璃基板在10GHz频段的信号传输损耗仅为0.3dB/mm,介电损耗较传统有机基板降低50%以上,能大幅减少信号延迟、衰减和串扰,完美适配AI芯片、5G/6G通信芯片的高频需求。



  • 极佳的尺寸与结构稳定性:通过调整材料配方,玻璃基板的热膨胀系数(CTE)可精准调控至3-5ppm/℃,与硅芯片高度匹配,这使得基板在芯片工作的冷热循环过程中翘曲度减少70%,能有效降低热应力导致的封装失效风险。尤其在大尺寸封装场景中,有机基板良率大幅下滑,玻璃基板的结构稳定性优势更为关键。



  • 超高的平整度与制造潜力:玻璃基板表面粗糙度可控制在1nm以下,无需额外抛光处理即可为微米级甚至亚微米级布线提供理想基底。目前其已能实现2μm/2μm线宽线距的超精细布线,通孔密度达105个/cm²,是传统有机基板的10倍以上,为芯片集成度的进一步提升奠定了基础。此外,玻璃还具备优异的耐高温性和化学稳定性,工艺窗口宽、气密性好,能更好地保护芯片核心器件。


需要明确的是,半导体领域的玻璃基板并非单一概念,其主要分为玻璃中介层(玻璃转接板)和玻璃芯基板两大类型,二者在先进封装中承担不同角色,分别适配2.5D和3D封装场景。


其中,玻璃中介层(TGV Interposer)主要应用于2.5D封装。其核心是通过玻璃通孔技术(TGV),在面板级或晶圆级玻璃上加工贯穿空洞并填充导电材料(铜或钨),实现纵向电气连通,再在玻璃正背面采用晶圆级工艺制造精细线路层。


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玻璃转接板


作为芯片与基板之间的连接桥梁,玻璃中介层可实现多芯片间的局部高密度互连,能大幅缩短数据传输路径,提升带宽,尤其适合HBM与逻辑芯片的异构集成。与成本高昂且尺寸受限的硅中介层相比,玻璃中介层在实现更高互连密度的同时,具备更好的成本扩展性和更优的电气隔离性。


而玻璃芯基板(GCS)则主要面向3D封装与芯粒集成场景,核心是用玻璃作为芯层材料,替代传统有机封装基板中的有机芯层,再通过ABF等材料采用加成/半加成工艺完成增层制备,形成FCBGA封装基板。


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玻璃芯基板


这种结构继承了玻璃的稳定性优势,能有效承载并保护多颗芯片,是应对AI芯片封装尺寸不断增大、I/O数量激增挑战的理想解决方案。据《面向芯粒集成的玻璃芯基板应用与关键挑战》等文献指出,该技术目前仍处前沿,是巨头争夺的下一代高地。


不过,值得注意的是,玻璃基板与基于玻璃载板的FOPLP(面板级扇出型封装技术)常被混淆,二者核心差异在于:FOPLP中玻璃仅作为临时载体,芯片塑封后需从玻璃载板上分离;而玻璃基板本身就是最终封装结构的核心组成,需完成通孔制备、电镀填充、多层布线等完整工艺。


除先进封装外,玻璃基板在当前火热的光电合封(CPO)领域也展现出不可替代的优势,成为解决数据中心“功耗墙”和“带宽墙”的关键材料之一。CPO技术的核心是将光子集成电路与电子集成电路异质集成在同一基板上,以光互连取代传统电互连,缩短信号传输路径、降低传输损耗,在2025年光通信大会上,业界普遍认为CPO是规模化扩展互连的唯一解决方案。


IDTechEx的研究指出,玻璃基板之所以能成为CPO技术的核心适配材料,关键在于其两大特性:一是宽光谱透明性,可承载低损耗波导结构,实现Tb/s级光信号传输,功耗降至fJ/bit级别;二是技术兼容性,用于射频领域的TGV技术可直接迁移用于创建垂直光通孔,使单个芯层既能支持跨阻抗放大器、激光驱动器等电子元件,又能集成光波导,实现电子和光子布线的融合。这种融合不仅简化了光电器件的对准流程,还能替代昂贵的硅光子中介层,大幅降低CPO方案的封装结构和整体成本。


调研数据也印证了玻璃基板在CPO领域的潜力——在TGV玻璃基板的优先应用领域中,光模块封装以23%的占比位居第二,仅次于显示行业,充分反映出业界对其在光电封装领域价值的认可。


综合来看,从提升单芯片封装可靠性到实现多芯粒异构集成,再到使能光电合封,玻璃基板凭借其独特的材料属性,正从多个维度重新定义先进封装的性能边界。


随着行业厂商的持续加码研发与产业化,玻璃基板有望在未来几年间逐步实现规模化商用,成为驱动下一代算力芯片持续进化的关键基石。






行业巨头,争相入局






玻璃基板展现出的革命性潜力,已吸引全球半导体产业链各环节的巨头纷纷入场。从IDM巨头、晶圆代工龙头到专业材料与封装厂商,一场围绕技术路线、产能卡位和生态联盟的激烈竞赛已经展开。


英特尔:十年深耕的曲折领跑者


作为最早高调发布玻璃基板技术的厂商,英特尔的布局深刻影响着行业风向。其研发始于约十年前,将其视为先进封装的核心支撑与延续摩尔定律的关键力量。


为突破技术瓶颈,英特尔在美国亚利桑那州累计投入超10亿美元打造专属研发线,成功攻克TGV高深宽比加工(>15:1)、多层堆叠等核心工艺,2023年9月正式发布了业界首个用于下一代先进封装的玻璃基板技术,引发行业震动。据英特尔官方数据,该技术通过实心玻璃芯替代传统编织玻璃芯,可使芯片裸片放置数量增加50%,图案变形减少50%,互连密度较传统基板提升一个数量级,同时支持120x120毫米超大尺寸封装与更高温度下的稳定加工。


不过,英特尔的玻璃基板之路并非一帆风顺。2025年新CEO上任后,公司进入战略收缩阶段,将核心资源聚焦于先进工艺晶圆制造和CPU业务,7月有媒体报道其计划放弃自主开发、转向外部采购,这一传闻引发行业对其技术路线动摇的猜测。


雪上加霜的是,玻璃基板技术核心推动者、拥有500多项相关专利的英特尔前年度发明家段罡,于8月跳槽至三星担任执行副总裁,进一步加剧了市场疑虑。随后,关于英特尔计划授权玻璃基板专利的消息传出,谈判对象涵盖韩日多家企业,被解读为从供应商向客户转型的信号。


但行业猜测在9月迎来反转,英特尔官方明确回应将按原计划推进玻璃基板的商业化方案,而英伟达50亿美元的战略投资更注入关键动力,不仅提供研发资本,更确立了重量级应用场景,加速技术市场化进程。后续有消息显示,苹果也在与英特尔洽谈投资事宜,若合作落地将进一步巩固其技术路线价值。


在IMAPS 2025展会上,英特尔再次强调,玻璃基板解决了先进封装的关键微缩挑战,可实现更精细特征微缩、更大封装尺寸与增强型高速I/O性能,坚定了行业对其技术储备的信心。按照规划,英特尔玻璃基板产品预计在2026-2030年间实现大规模应用。


三星:全产业链协同多线突击


三星采取了独特的“内部双线并进”策略,全面押注玻璃基板技术。由三星电机与三星电子分别主攻不同技术方向,形成短期商业化与长期技术突破的协同推进格局。这种布局既依托集团内部资源协同,又通过外部合作快速补全供应链短板,展现出极强的战略执行力。


具体来看,三星电机聚焦玻璃基板的快速商业化,于2024年第四季度启动世宗工厂试产线,计划2025年第二季度产生业务收入并向客户供应样品,最终目标在2026-2027年间实现量产。其核心技术是用玻璃芯材料替代传统基板核心层,可使基板厚度减少40%,显著改善大尺寸基板高温翘曲问题。为保障核心材料供应,三星电机于2025年11月与日本住友化学签署谅解备忘录,计划成立合资企业“玻璃芯”生产玻璃芯材,三星电机持股超50%,生产基地设在住友化学旗下东宇精细化学平泽工厂。目前,三星电机的样品已送样至AMD、博通等大客户进行认证,并联合27家相关企业召开技术研讨会,攻克加工、切割、检测等关键环节难题。值得注意的是,英特尔核心专家段罡的加盟,进一步补强了其技术团队实力,负责制定技术路线图与客户技术转移。


三星电子则聚焦更长期的“玻璃中介层”研发,目标在2028年将其导入先进封装工艺,替代当前连接GPU与HBM的硅中介层。为加速研发进程,三星电子采用小于100x100mm的小尺寸单元进行原型设计,并计划利用天安园区现有面板级封装(PLP)产线实现后续封装。集团内部,三星电子主导项目推进,协同三星电机的基板技术与三星显示的玻璃工艺;外部则与美国康宁等材料巨头、多家中小企业展开合作,构建完整供应链。这一布局也是三星AI集成解决方案战略的关键组成,旨在提供涵盖晶圆代工、HBM与先进封装的一站式服务。


台积电:绑定先进封装路线,精准出击


作为全球晶圆代工与先进封装技术领导者,台积电将玻璃基板布局与先进封装技术演进深度绑定,围绕核心客户需求制定清晰技术路线,通过扇出型面板级封装(FOPLP)技术突破,快速推进玻璃基板的商业化落地。其策略核心是技术适配+客户绑定,依托自身封装产能优势,成为玻璃基板技术规模化应用的关键推动者。


2024年9月,台积电明确宣布将玻璃基板作为FOPLP技术的核心材料,计划2025年为英伟达生产首批基于玻璃基板的芯片。据深圳市半导体与集成电路产业联盟(SICA)信息,这一布局依托其CoWoS封装技术的演进路线:演进版本CoGoS采用玻璃通孔(TGV)玻璃中介层替代硅中介层,利用玻璃更优的电气性能与成本潜力支持更大尺寸集成;更先进的CoGCS技术则计划省去中介层与传统有机基板,实现芯片直接上玻璃的玻璃球栅阵列封装(GBGA),进一步缩短互连路径、提升集成度。


在技术推进节奏上,台积电形成了阶梯式规划:2025年采用Chip-First方法实现初步应用,2026年过渡到更先进的RDL-First工艺,2027年量产复杂TGV工艺,目标实现20:1的高深宽比设计,与中国台湾玻璃基板供应链的发展节奏高度同步。


不难发现,这种精准的路线规划,既保障了技术成熟度,又能快速响应英伟达等AI芯片巨头对高性能封装的需求,巩固其在先进封装领域的市场地位。


Rapidus:肩负日本半导体复兴使命


作为肩负日本半导体复兴使命的新锐企业,Rapidus选择玻璃基板作为其差异化竞争的关键。Rapidus以大型玻璃基板+面板级封装为差异化切入点,计划打造全球首款由600mm×600mm方形玻璃基板切割而成的中介层原型,计划2028年投入量产,试图在玻璃基板赛道实现弯道超车。


据《日经新闻》报道,Rapidus的方形玻璃基板相较传统硅基板优势显著,表面积增加30%-100%,可实现更大规模的Chiplet配置;矩形结构大幅减少切割浪费,提升成本效益;同时具备更优的高频电学性能、热稳定性与化学稳定性,通孔密度可提升约10倍。为克服玻璃脆性与翘曲等挑战,Rapidus充分利用日本显示产业积累,积极吸纳日本在显示面板领域的玻璃技术人才,试图将日本在材料科学和精密制造方面的传统优势转化为半导体封装领域的新竞争力。


Rapidus的布局并非孤立推进,而是与自身2nm Chiplet封装战略深度融合,重点关注混合键合等关键技术,通过前端与后端工艺融合提升大规模生产能力。其玻璃基板中介层主要用于承载AI加速器中的GPU与HBM,负责元件间高速互连,投产后有望大幅降低AI芯片组装成本,拉近与台积电等头部代工厂的差距。


SKC:全球玻璃基板率先商业化


SKC集团通过子公司Absolics成为玻璃基板商业化进程最快的企业之一,其核心策略是产能先行+客户绑定,在美国佐治亚州建成全球首条半导体玻璃基板量产线,全力抢占市场先机。


据ETNews报道,Absolics的佐治亚州工厂年产能达12000平方米,2025年已启动量产样品生产与客户认证流程,目前正与AMD、AWS推进资格预审,验证基本性能与质量指标。


为加速商业化进程,Absolics采取了多重举措:资金层面,2025年上半年通过债务融资借入5000万美元,并获得美国《芯片法案》4000万美元首期补贴,后续计划通过股东配股进一步增资;产能层面,计划2025年底前完成量产准备,下半年将玻璃基板加工材料与零部件采购量增加60%以上;团队层面,任命前英特尔高管、SK海力士副总裁姜智镐担任CEO,凸显加速商业化的战略决心。SKC集团更于2025年10月宣布吸收合并子公司SK Enpulse,获得约2.66亿美元现金,专项用于玻璃基板商业化。据行业预测,Absolics有望成为全球首家实现玻璃基板商业化的企业。


LG Innotek:后发追赶的技术攻坚者


作为玻璃基板领域的后起之秀,LG Innotek依托自身在精密玻璃加工的传统优势,采取“技术攻坚+场景聚焦”的策略,重点开发面向FOWLP、射频及车载芯片的玻璃基板技术,试图在细分市场实现突破。


LG Innotek将玻璃基板业务划归CTO直管,在研发中心配备专用样品生产设备,现阶段集中资源攻克核心技术。公司计划2025年底前产出玻璃基板样品并进入验证阶段,长期目标是2026年实现商用,同时将FCBGA业务规模扩大至2030年7亿美元。为保障研发进度,LG Innotek在龟尾工厂建设试点生产线,计划2025年底前启动原型生产,并寻求与北美大型客户建立战略合作伙伴关系,依托客户需求反向推动技术迭代。其研发重点是超薄(<100μm)大尺寸基板技术,试图通过材料配方与制造工艺创新,打破现有扇出型封装基板的材料局限。


行业巨头的密集布局,本质上是对玻璃基板技术价值与市场潜力的集体认可。


纵观全球,玻璃基板竞赛已呈现多路径并行、生态合作与垂直整合并举的复杂格局。英特尔在探索开放路线,三星在强化内部闭环,台积电在绑定封装技术演进,而Absolics、Rapidus等公司则在各自优势领域寻求突破。


这场由AI算力和先进封装需求驱动的静默革命,其胜负不仅取决于单一技术的突破,更取决于整个产业生态的构建速度和协同效率。各巨头的密集布局与策略调整,无不凸显出这项技术承载着决定未来十年高端芯片产业格局的战略分量。






国内厂商,多点突破






在海外巨头加速布局的同时,国内半导体产业链企业也在紧抓玻璃基板产业机遇,围绕材料制备、核心工艺、封装应用等关键环节全面发力,涌现出一批具备核心竞争力的本土企业,推动玻璃基板技术持续发展与突破。


材料与设备端


国内材料与设备企业凭借在玻璃加工、精密制造等领域的技术积累,在TGV(玻璃通孔)工艺、玻璃基板制备等核心环节持续突破,部分技术指标已达到国际先进水平,并启动产能建设规划。


京东方:作为显示面板龙头,京东方依托二十余年玻璃基板技术积累跨界布局半导体先进封装领域,成为中国大陆首家从显示领域转型先进封装玻璃基板的企业。


2024年9月,京东方正式发布专为半导体封装设计的玻璃基面板级封装载板,并公布2024-2032年玻璃基板路线图:2027年实现深宽比20:1、细微间距8/8μm、封装尺寸110x110mm的玻璃基板量产;2029年精进到5/5μm以内线宽线距、120x120mm以上封装尺寸,技术演进节奏与国际同步,精准匹配下一代AI芯片需求。


根据规划,2027/28年树立BOE玻璃基半导体品牌,打造上下游伙伴供应产业链,2028/2030构建全球玻璃基半导体生态链,加速玻璃基用于AI芯片的高端基板量产。


2025年6月,京东方在北京亦庄基地举行“玻璃基先进封装项目工艺设备搬入仪式”,由子公司北京京东方传感器科技推进的研发测试线项目正式落地,搬入的AOI检测、无电镀铜等关键设备涵盖国内外优质供应商,为技术研发提供保障。目前其试验线月产能约3000片,已产出超大尺寸7-2-7玻璃载板,封装集成度显著提升;计划2026年底研判市场后启动50亿元新产线建设,目标2028年跻身国内玻璃基载板第一梯队,2030年成为全球量产标杆。


沃格光电:沃格光电成立于2009年,作为国内领先的玻璃基板企业,是全球极少数拥有全制程工艺能力和制备装备的公司,业务覆盖光电玻璃精加工、玻璃基Mini/Micro LED及半导体先进封装载板等多领域。其子公司通格微在TGV技术领域表现突出,实现通孔孔径最小至3微米、深径比高达150:1,支持四层线路堆叠,可替代传统硅基TSV技术,广泛适用于高算力芯片、射频器件、直显基板、微流控芯片等领域。


目前,沃格光电已建成TGV中试线,实现3μm/3μm线宽线距超精细加工,规划产能达100万平米/年,2026年产能开始逐步爬坡;通格微作为全球最早产业化TGV玻璃基多层线路板的企业之一,2025年上半年玻璃基TGV线路板产品实现营收约800万元,多个客户项目持续送样验证,并与北极雄芯签约合作,共同推进异构芯粒与多层玻璃基堆叠的高集成AI计算芯片开发,加速技术商用化进程。


值得关注的是,沃格光电在深耕TGV先进封装的同时,其投资建设的全球首批、国内首条8.6代AMOLED玻璃基光刻蚀精加工产线已于今年12月首台设备进场,预计2026年1月中旬试运行。这条产线不仅服务于京东方等显示巨头,其积累的超薄玻璃精密加工经验与半导体TGV技术同源,形成了强大的技术协同效应。


其他国内材料设备企业也各有突破:



  • 三叠纪(广东)科技前身为电子科技大学科研团队,率先提出TGV3.0技术,是国内玻璃通孔技术的倡导者与引领者,其率先部署建设TGV板级玻璃基封装试验线,在晶圆级10μm孔径、50:1深径比100%通孔镀铜的工艺基础上,将TGV3.0技术的领先技术拓展至板级封装芯板领域,将引领国内TGV行业步伐,为高端SiP和高算力芯片封装、新型显示等领域奠定基础;



  • 广东佛智芯掌握玻璃微孔加工与金属化核心技术,TGV最小孔径1微米、深径比150:1,2024年一季度产能达3600片/月,其大板级玻璃封装产线有望助力国内AI芯片量产;



  • 厦门云天半导体特色的玻璃通孔技术(TGV)与2.5D/3D集成,率先实现国内规模化量产TGV技术,深宽比突破100:1,支持高密度互连与高频信号传输,应用于光电器件、射频模组等领域;



  • 五方光电完成4-8英寸晶圆玻璃基板样品制备,TGV金属填充良率突破95%,加速向量产迈进。



  • 深光谷科技联合上海交通大学和深圳大学,合作开发了晶圆级TGV光电interposer工艺,实现了国产首个8英寸晶圆级TGV interposer加工,实测带宽达到110GHz,可以面向2.5D和3D光电集成封装应用,为VCSEL、DML、EML、硅光、铌酸锂等技术路线的光模块产品提供高速、高密度、高可靠性和低成本的光电共封装(CPO)解决方案。


此外,玻芯成(重庆)、湖南越摩先进、苏州森丸电子、合肥中科岛晶、东旭集团等诸多国内企业也在玻璃基板特色工艺、超大尺寸样品试制、晶圆级加工、玻璃基板芯片与三维封装等领域取得阶段性成果。


封装与系统端


另一方面,国内封测巨头凭借封装工艺的积累,也在积极推动玻璃基板与先进封装技术的融合验证,加速玻璃基板在Chiplet、2.5D/3D集成等场景的应用落地。


通富微电此前表示,公司已具有玻璃基板封装相关技术储备,具备使用TGV玻璃基板进行封装的技术能力,预计在2026-2027年可以看到玻璃基板技术的相关产品应用。


晶方科技在互动平台表示,其专注于传感器领域晶圆级封装技术服务,TSV、TGV等是晶圆级封装电互连的主要技术工艺手段。结合传感器需求及自身工艺积累,公司具有多样化的玻璃加工技术,包括制作微结构,光学结构,镀膜,通孔,盲孔等,且公司自主开发的玻璃基板,在Fanout等封装工艺上已有多年量产经验。


长电科技、华天科技等也对外表示在该领域已有研发布局,已将玻璃基板纳入其先进封装技术平台的研发范畴。


此外,奕成科技作为中国大陆首批玻璃面板级封装量产厂家之一,2024年实现板级高密FOMCM平台批量量产,成为国内唯一具备该产品量产能力的企业。


芯德半导体在布局2.5D封装等高端产品的同时,推进玻璃基板埋入、2.5D玻璃转接板等技术研发;安捷利美维在玻璃通孔量产规模上走在国内前列,可提供TGV与ABF多层板结合的解决方案,支持8+2+8及以上规格的样板制作。


这些企业的布局正在加速推动玻璃基板与封装工艺的深度融合,加速国产先进封装技术升级。


生态建设:产业集群集聚,产学研协同赋能


与海外巨头依靠自身财力和技术积累进行垂直整合不同,国内产业更注重通过生态联盟实现协同突破。例如在2025年5月,全国首个聚焦玻璃通孔(TGV)技术的产业联盟在东莞松山湖成立,旨在汇聚产业链上下游资源,共同推动玻璃封装基板从中试走向规模化量产。


这一举措标志着国内产业开始从企业单打独斗转向有组织的生态协同,以应对从实验室到大规模量产过程中的共性技术挑战。


与此同时,产学研合作成为技术攻坚的核心引擎,复旦大学、电子科技大学、上海交通大学、中科大等高校与企业共建联合实验室,重点攻克高精度钻孔、纳米级介电层沉积、TGV金属化等关键技术。例如,深光谷科技联合上海交通大学、深圳大学开发晶圆级TGV光电interposer工艺,实现国产首个8英寸晶圆级TGV interposer加工,实测带宽达110GHz,为CPO光电共封提供解决方案;合肥中科岛晶与中科大、中科院合肥物质院、北京大学等深度合作,推动玻璃基混合封测工艺开发,适配Chiplet高密度集成封装需求。


此外,国内玻璃基板产业生态正在加速成型,长三角、珠三角等半导体产业集聚区已形成企业集聚效应,同时高校与企业共建联合实验室,为产业发展提供技术支撑。


近段时间来,产业动态不断。例如,总投资12亿元的长三角半导体玻璃基板TGV工艺装备研发及产业化基地项目于2025年12月完成一期主体封顶,由苏州晶洲装备主导建设,投产后将形成年产150套TGV玻璃基板半导体工艺装备的产能,填补国内高端核心装备制造空白;佛山依托佛智芯等企业,聚焦大板级玻璃封装技术,打造玻璃基板加工制造产业集群。


整体来看,国内玻璃基板生态已涌现出众多在不同细分领域发力的参与者,基于中国庞大的下游应用市场、全球最完整的显示面板产业链带来的材料工艺基础,使得国内企业能够快速响应AI、高端显示等本土创新需求,进行场景化的应用创新,呈现出技术路径的多样性与生态丰富性,成为产业发展的中坚力量。


不过,当前玻璃基板产业整体仍处于从技术突破到规模量产的关键爬坡期,行业标准尚未统一,成熟的供应链生态仍在建设之中。国内企业应利用技术尚未被完全垄断的窗口期,协力加强生态建设,加速标准制定与专利布局,力图在下一代半导体封装材料领域构建自主可控的产业竞争力。






潜力之下,挑战仍在






尽管玻璃基板凭借性能优势被视为后摩尔时代的核心赛道,市场前景被广泛看好,但从技术研发走向规模化量产的过程中,仍面临多重挑战与壁垒。目前,整个行业仍处于从实验室突破、小批量验证迈向规模化量产的关键爬坡期,面临着来自核心技术、产业生态和市场接受度等多重维度的严峻挑战。


这些现实存在的瓶颈,也印证了为何行业声势浩荡之下,玻璃基板的市场商业化进展依旧相对缓慢的行业现状。


据艾邦半导体2026年TGV玻璃基板量产预测调研显示,63%的被调研者认为届时仅能实现“小批量量产”,认为会“大规模上量”的比例仅12%,另有25%判断仍将“处于研发阶段”,这一数据直观反映了产业界对其发展难度的审慎认知。


技术攻坚:核心工艺多重瓶颈制约


玻璃基板的技术挑战集中于核心工艺的成熟度突破,从TGV通孔制备到高密度布线,再到键合连接,每一环都存在严苛的技术门槛,成为制约其性能升级的关键。



  • 首当其冲的是TGV工艺瓶颈:作为玻璃基板实现垂直互连的核心技术,TGV虽已取得阶段性进展,但大规模量产所需的效率、良率与精度仍未达标。当前主流的激光钻孔技术效率普遍低于1000孔/秒,难以匹配大规模生产需求;而高深宽比(>15:1)通孔的金属填充更是行业难题,铜填充空洞率常超过5%,严重影响电气性能稳定性。在孔径微缩方向,10μm以下孔径的加工良率不足80%,直接制约封装密度的进一步提升,台积电早期开发玻璃基板封装时,就曾因TGV良率问题导致项目进度受阻。当前行业在数十万级通孔批量加工时,良率控制仍面临巨大挑战。


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  • 其次是高密度布线挑战:随着AI芯片等高性能器件I/O数量激增,对玻璃基板的布线密度提出更高要求,5μm以下线宽已成为主流需求。传统半加成法在实现这一精度时,易出现种子层残留、蚀刻精度不足等问题,导致线路短路或开路风险显著增加;纳米压印、激光直写等新型工艺虽具备技术潜力,但存在设备昂贵、工艺窗口窄等问题,尚未在量产中成熟应用。此外,布线与通孔的协同匹配也面临考验,如何在高密度布线场景下保障信号传输的完整性,避免串扰与延迟,成为亟待解决的技术难题。



  • 另外是键合可靠性难题:芯片与玻璃基板的键合过程中,热膨胀系数差异引发的应力问题尤为突出。玻璃与金属的热膨胀系数不匹配,在250℃回流焊等传统高温工艺中,界面应力集中易导致焊点开裂、芯片位移等失效模式,焊点失效概率较有机基板高出30%。激光辅助键合(LAB)等低温键合工艺虽能缓解这一问题,但目前该技术设备成本高、工艺参数调控难度大,难以实现规模化推广。同时,玻璃基板的脆性特质也增加了键合过程中的操作难度,轻微外力就可能导致基板开裂,进一步提升了工艺控制门槛。


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成本与生态:规模化前夜的双重壁垒


玻璃基板要实现大规模普及,不仅需要突破技术瓶颈,还需跨越成本高企与产业链协同不足的双重壁垒,这两大问题共同构成了其商业化进程中的核心阻碍。


成本方面,玻璃基板的全链条成本均处于高位。原材料层面,高纯度硼硅玻璃作为核心基材,制备工艺复杂且纯度要求超过99.99%,单价高达2000元/片以上,是传统有机基板的5-10倍;加工层面,TGV钻孔、金属填充、高精度布线等工艺的设备折旧与耗材成本高昂,进一步推高单位制造成本。以消费级手机芯片封装为例,行业普遍将成本控制在1-2美元/片,玻璃基板短期内难以满足这一成本要求,使其在价格敏感型市场的应用受到严重限制。即便在高算力芯片等高端领域,成本压力也成为制约其快速渗透的关键因素。


产业链生态不完善则加剧了发展困境。


上游材料端,康宁、肖特等海外企业垄断高纯度玻璃晶圆供应,国内厂商虽在积极追赶,但多数产品的电学性能、热学性能仍无法满足下一代AI芯片封装需求,核心原材配方与LowCTE玻璃材料技术亟待攻克;设备端,LPKF的激光钻孔机、应用材料的沉积设备等关键设备被海外企业主导,国内设备商的产品在精度、效率上仍有差距,导致国内企业工艺开发需依赖海外供应商,迭代周期长达12-18个月。


同时,国内产业链存在单点突破多、协同联动少的现象,中小企业研发投入有限,易出现早期内卷,难以形成系统化的产业合力,进一步制约了产业发展速度。


可靠性与标准:极端场景验证与规范缺失


玻璃基板的长期可靠性验证不足,以及行业标准体系的缺失,使其在高要求应用场景的推广中面临障碍,也延缓了其商业化进程。


现有行业标准体系主要针对传统有机基板和硅基材料建立,缺乏对玻璃基板的专项测试规范,尤其是在极端环境下的可靠性验证标准。在汽车电子、航空航天等高端应用领域,基板需满足-55℃~150℃的宽温域热循环、85%RH高湿度等严苛条件,但目前玻璃基板在这些环境下的长期可靠性数据严重匮乏。


实验数据显示,玻璃基板经过500次热循环测试后,部分样品会出现介电性能劣化、结构开裂等问题,难以满足高可靠性场景的应用要求。此外,玻璃基板的散热性能相对较弱,热导率较低,在高功率芯片封装中易出现热量积聚问题,需搭配新型热管理材料或优化散热设计,进一步增加了应用复杂度。


标准缺失还导致产业链各环节的适配成本居高不下。设计端,EDA工具缺乏对玻璃基板特性的针对性支持,芯片与封装设计者需要重新学习并适配新材料的特性,增加了设计周期与研发成本;检测端,玻璃的透明性和反射率特性与硅材料差异显著,传统AOI检测技术无法满足精度要求,需开发全阶段定量分析的专用检测方案,进一步推高了产业门槛。


这些问题共同导致玻璃基板的可靠性验证周期长、成本高,延缓了其在各类应用场景的落地进程。


还需要关注的是,半导体行业对新材料的采纳历来以谨慎和缓慢著称,玻璃基板从技术验证到大规模商用,仍需经历漫长的市场导入周期。


因为芯片封装直接关系到终端产品的性能与可靠性,芯片客户对导入新材料极为审慎。玻璃基板需要经历从仿真、样品测试、小批量试产到最终量产导入的全流程验证,这一过程通常长达2-3年甚至更久,以充分评估其在热循环、机械应力、长期老化等极端场景下的表现。


另一方面,产业龙头的战略动向深刻影响着市场预期。此前英特尔曾考虑调整其玻璃基板策略的传闻,虽然后续公司澄清持续推进,但这一插曲折射出即便巨头也需在技术理想与财务现实、自主开发与开放生态之间艰难权衡。


这促使整个行业以更务实、理性的态度审视玻璃基板的商业化节奏。IC载板大厂欣兴电子董事长曾子章即指出,由于供应链建设和验证期长,玻璃载板真正量产的时间点可能落于2028年之后。而行业调研也显示,大多数从业者对2026年的量产前景持“小批量试产”的审慎乐观态度,而非大规模上量。






写在最后






玻璃基板的技术革命并非一蹴而就。


市场机遇之下,行业厂商的研发投入与产业布局正与上述严峻的现实挑战进行激烈博弈。这场博弈的胜负,不仅取决于单项技术的突破,更依赖于跨学科、跨企业的产业链深度协同,以及市场在性能与成本之间做出的最终权衡。


可以预见,在未来几年内,玻璃基板将首先在性能优先、对成本相对不敏感的高端AI芯片、高频通信等细分领域实现突破性应用,而后才能逐步向更广阔的市场渗透。


而这段“量产前夜”的爬坡期,正是检验技术成熟度、构建产业生态的关键阶段。




*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。
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发表于 2025-12-28 12:52 | 显示全部楼层
@元宝 国内上市公司都有谁
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发表于 2025-12-29 14:21 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享!
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