中國粉體網(wǎng)訊 在人工智能浪潮席卷全球的當(dāng)下，芯片性能成為科技競爭的核心，而玻璃基板以其獨特優(yōu)勢，成為這場競賽的關(guān)鍵。
玻璃基板：打破傳統(tǒng)硅基材料的瓶頸
長期以來，硅基材料憑借出色的導(dǎo)電性和成熟工藝，在芯片制造領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位。但隨著高性能計算、人工智能和5G技術(shù)的迅猛發(fā)展，硅基材料的物理極限逐漸顯現(xiàn)，散熱瓶頸、信號延遲和成本壓力嚴重制約芯片性能提升。在此背景下，玻璃基板憑借卓越的物理化學(xué)特性，成為半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的破局關(guān)鍵。
玻璃基板具有極佳的尺寸穩(wěn)定性，能夠承載更大面積、更精細的圖案，其熱膨脹系數(shù)與硅相同，平整度極高。低介電常數(shù)是玻璃基板的另一大優(yōu)勢，它能大幅減少信號傳播延遲和串?dāng)_，降低互連電容，實現(xiàn)更快信號傳輸，顯著提升數(shù)據(jù)中心、電信和高性能計算等領(lǐng)域的系統(tǒng)效率與數(shù)據(jù)吞吐量。
巨頭布局：差異化戰(zhàn)略搶占技術(shù)高地
三星：三星在玻璃中介層的布局獨具匠心，沒有隨大流采用510x515毫米的大尺寸玻璃面板，而是專注開發(fā)小于100x100毫米的小尺寸面板，通過加快原型驗證進程，力求在市場競爭中率先發(fā)力。盡管小尺寸可能降低制造效率，但行業(yè)普遍認為，這一策略能助力三星更快將技術(shù)推向市場。
三星設(shè)備解決方案部門計劃2027年實現(xiàn)“玻璃中介層”量產(chǎn)，用以替代昂貴的傳統(tǒng)有機塑料封裝基板。該項目已與美國材料巨頭康寧展開合作，并聯(lián)合眾多中小企業(yè)，強化在先進封裝領(lǐng)域的生態(tài)整合能力。其戰(zhàn)略分短期與長期推進，短期聚焦先進封裝應(yīng)用，長期瞄準半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)。
臺積電：在推進先進封裝技術(shù)的進程中，臺積電宣布大力開發(fā)扇出型面板級封裝技術(shù)，明確選定玻璃基板作為核心材料，計劃在早期階段為英偉達生產(chǎn)首批基于玻璃基板的芯片。
在技術(shù)路徑層面，臺積電重點聚焦玻璃芯扇出和TGV工藝的研發(fā)。初期采用Chip-First方法，該方法先將芯片固定在臨時載板上，再通過塑封、研磨、布線等工序完成封裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。其優(yōu)勢在于能實現(xiàn)高密度布線，控制封裝厚度，不過對工藝控制要求頗高。之后過渡到Chip-Last工藝，此工藝先在玻璃載體晶圓上構(gòu)建多層精細的重布線層(RDL)，再進行芯片貼裝與模塑，通過紫外線激光照射脫模。它的好處是可提前檢測RDL，避免將芯片放置在有問題的RDL位置上，提高封裝良率。后續(xù)還計劃實現(xiàn)TGV工藝量產(chǎn)，在量產(chǎn)前，臺積電將不斷優(yōu)化玻璃基板深寬比設(shè)計，持續(xù)提升封裝性能。
板級封裝工藝路線 來源：中泰證券研究所
英特爾：英特爾早在約十年前就開始布局玻璃基板領(lǐng)域，通過持續(xù)高額研發(fā)投入，已取得多項關(guān)鍵技術(shù)突破。2023年9月，英特爾推出業(yè)界首個用于下一代先進封裝的玻璃基板技術(shù)，以實心玻璃芯替代傳統(tǒng)編織玻璃芯，大幅提升尺寸穩(wěn)定性、通孔密度和信號傳輸速度，使芯片上裸片放置數(shù)量增加50%，顯著提升多芯片系統(tǒng)級封裝的密度和性能。
英特爾先進封裝迭代路線圖 來源：廣發(fā)證券發(fā)展研究中心
為支撐這一技術(shù)路線，英特爾在過去十年投入約10億美元，在美國亞利桑那州建立專門研發(fā)線和供應(yīng)鏈，計劃2026-2030年推出完整解決方案。目前，英特爾正將玻璃基板技術(shù)與共同封裝光學(xué)元件結(jié)合，瞄準AI芯片和高性能計算領(lǐng)域，以此鞏固在先進封裝領(lǐng)域的話語權(quán)。
商業(yè)化挑戰(zhàn)：標準缺失與技術(shù)瓶頸并存
盡管玻璃基板市場需求旺盛，但其商業(yè)化進程面臨諸多阻礙。首要難題是缺乏統(tǒng)一標準，玻璃基板在尺寸、厚度和特性方面尚未形成全球通用規(guī)范，這給設(shè)備制造商生產(chǎn)通用兼容設(shè)備帶來巨大挑戰(zhàn)。
作為玻璃基板應(yīng)用于先進封裝的玻璃通孔（TGV）技術(shù)仍存在諸多難點。雖然歐美日在該技術(shù)開發(fā)應(yīng)用上較為成熟，但在光刻實現(xiàn)小于2µm線距時，玻璃基板需承受更嚴苛加工條件，如何充分發(fā)揮光刻工具效能成為最大挑戰(zhàn)。
這場因玻璃基板而起的芯片“封裝競賽”，已成為檢驗三大巨頭技術(shù)實力的試金石，更將深刻重塑半導(dǎo)體行業(yè)未來版圖。在標準化缺失、工藝復(fù)雜等重重挑戰(zhàn)下，或許率先攻克技術(shù)難關(guān)，實現(xiàn)玻璃基板規(guī)模化、商業(yè)化量產(chǎn)的企業(yè)將搶占行業(yè)發(fā)展的制高點。
參考來源:
臺積電、英特爾、三星、康寧官網(wǎng)
廣發(fā)證券《玻璃基板從零到一，TGV為關(guān)鍵工藝》
中泰證券《先進封裝之板級封裝：產(chǎn)業(yè)擴張，重視設(shè)備機遇》
東興證券《玻璃基板行業(yè)五問五答——新技術(shù)前瞻專題系列（二）》
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)
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