玻璃基板:2026必有一战
玻璃基板 暗潮涌动
(图片:英特尔)
在4月传出AMD正对全球多家玻璃基板样品进行性能评估测试不久,最近又有消息传出AMD计划在SiP产品中引入玻璃基板,时间预计在2025—2026年,如无意外AMD将在EPYC处理器、Instinct加速器中首先引入玻璃基板封装。
加之前不久摩根士丹利更新了英伟达GB200供应链的情况,提到英伟达GB200 DGX/MGX的供应链已经启动,而GB200将采用玻璃基板用于先进封装。尽管业界解读过于“激进”,产业链尚不能立马“成全”其采用玻璃基板,但最快的量产时间在2026年左右。
(图片:英特尔)
凭借顺应HPC和AI的大趋势,将性能、效率和可扩展性提升到新水平以及在尺寸稳定性、热传导性和电气特性方面显著的优越性,玻璃基板作为有机基板的下一代正成为业界集体押注的新风向。各方势力也暗潮涌动:英特尔深潜十年,SK海力士旗下Absolics已在美国建厂并准备量产,美国康宁、美国申泰、日本Ibiden、日本旭硝子在加快落子,三星、LG Innotek也正式进军,加上国内相关企业的积极布局,“玻璃基板”市场战火已燃。
从芯片大厂的积极性来看,苹果、AMD等均已积极下场,加上“无中生有”的英伟达,他们的“买单”之举无疑也为玻璃基板之争再添火药。
2026必有一战
在多条产线相继上马之后,业界也发出灵魂拷问:何时量产?毕竟之前保守估计是2030年。
不得不正视的是,作为新生事物,玻璃基板仍有现实的诸多挑战需要解决,如易碎性、与金属导线的附着力不足、通孔填充均匀性难以控制等问题,均需要通过技术创新和工艺改进来解决。此外,玻璃基板还涉及从材料端向下到制程端、设备端等供应链的革新和整合,以降低加工难度、提高良品率,才有望达成量产。
从量产时间节点来看,作为行业先驱、投入已超十年之久的英特尔,最新公布的量产时间也排在2026年以后。2023年9月,英特尔推出基于下一代玻璃基板开发的*********处理器,计划于2026~2030年量产。并且,英特尔已在美国亚利桑那州投资超过10亿美元,用于建设研发产线。
(图片:三星)
但大干快上的三星却十分“超前”,提出今年将建立一条玻璃基板原型生产线,目标是2025年生产原型,2026年实现量产。
其他各方势力也在紧追:SK海力士美国子公司Absolics两年前投资约2.22亿美元建设的工厂已竣工,目前已开始试运行,并预计在今年下半年完成客户验证。作为************大基板供应商,日本Ibiden正处于半导体封装用玻璃芯基板技术的探索阶段。日本DNP亦提出了在2027年大规模量产TGV玻璃基板的目标。LG Innotek则表示,玻璃将是未来半导体封装基板的主要材料,公司正在考虑开发玻璃基材。
(图片:Absolics)
争先恐后,不免带了“节奏”,量产或将围绕2026展开一场对决,或许英特尔也要掂量一下量产时间了。
要指出的是,英特尔和三星切入玻璃基板领域,相当于代工大厂切入了封装材料领域,尽管台积电目前按兵不动,但走稳健台风的台积电一旦认为玻璃基板技术走向成熟,其跟进和反超实力不容小觑,这也表明从代工、先进封装到材料的全平台布局,正成为未来先进代工巨头的新战役。
而之所以AMD和英伟达等的“站队”至关重要,有分析称,Chiplet自2018年就开始推广,不过到目前反而超大Die尺寸的GPU正大行其道,真正的Chiplet却乏人问津,在服务器CPU领域才绽放光芒。而Chiplet大放异彩都源自AMD,AMD也靠Chiplet翻身,在服务器CPU领域几乎与英特尔平分秋色。
带动TGV成为热门
进一步来看,玻璃基板不仅是材料上的革新,更是一场全球性的技术竞赛。
不止玻璃基板在先进封装领域代表未来,相应的玻璃通孔 (TGV) 也将打通任督二脉。
(图片:tecnisco)
众所周知,硅通孔技术即TSV是实现3D先进封装的关键技术之一。与硅基板相比,TGV之间的间隔能够小于100微米,这直接能让晶片之间的互联密度提升10倍,而且TGV具有优良的高频电学特性、工艺流程简单、稳定性强等优势,在2.5D/3D晶圆级封装、芯片堆叠、MEMS传感器和半导体器件3D集成等领域可广泛应用。
着眼于此,英特尔不只在加速玻璃基板技术的研发,还计划引入TGV,将类似于硅通孔的技术应用于玻璃基板,而TGV技术也成为当下及未来先进封装的一大热点。
而且,英特尔还在合纵连横将玻璃基板价值“******化”。据介绍,英特尔通过引入3D堆叠、多芯片封装技术Foveros Direct,为共同封装光学元件技术(CPO)通过玻璃基板设计利用光学传输的方式增加信号,并联合康宁通过CPO工艺集成光电玻璃基板探索400G及以上的集成光学解决方案。
作为生成式AI******“军火商”,英伟达就曾指出,AI所需的网络连接带宽将激增32倍,继续使用传统光模块将导致成本翻倍和额外的20%-25%功耗。共封装光学技术将硅光模块和CMOS芯片封装集成,使用玻璃基板从其边缘进行插拔互联,有望降低现有可插拔光模块架构的功耗达50%,成为满足AI高算力需求的高效能比解决方案。
凡此种种,为玻璃基板的潜能挖掘带来了新的可能性和活力,也激发了业界对TGV以及玻璃基板性能的深入探究。
(图片:tecnisco)
TGV看上去很美,但其也面临多重挑战,主要集中在材料脆性、填充工艺、热膨胀系数匹配、可靠性以及成本控制等方面,解决上述问题需在材料科学、工艺技术和设备研发等多个领域进行持续的创新和突破。但近年来众多新的TGV相关专利已授予相关厂商,这些进步有助于实现玻璃基板的商业化,同时解决与玻璃中介层相关的TGV挑战。
Yole认为,随着玻璃基板技术的成熟和供应链的发展,玻璃基板有望重新定义先进封装的格局。
国内势力紧追
在玻璃基板风起云涌之际,在先进封装领域积淀深厚的国内厂商自然也不能缺席。
从当前行业进展来看,封装基板要过渡到玻璃基板,预计还需要一些时间。但可以肯定的是,有机基板在芯片基板舞台上的重要性会逐渐被玻璃基板取代,玻璃基板和有机基板将在未来几年内共存。而一旦实现玻璃基板的规模商业化,其将成为基板行业新的游戏规则改变者。
显然,伴随着先进封装的潮起,玻璃基板已成为重塑产业格局、决定未来胜负的重要战场之一。而每一次的产业更迭,带来了都是波及全产业链的洗牌和重构。
尤其是国内企业近年来在PCB、先进封装等层面取得显著进步,不应也不容缺席这一盛宴。
(图片:沃格光电)
(图片:厦门云天)
近两年一些国内公司正在为先进封装而设计的TGV产品进入送样到试量产的阶段如沃格光电和厦门云天等,取得了不同程度的进展。而在PCB领域的代表企业包括兴森科技、深南电路、珠海越亚等未来均有望在玻璃基板领域开拓第二增长曲线。
此外,包括赛微电子、成都迈科、三叠纪、五方光电、帝尔激光等在内的国内厂商也在玻璃基板和TGV领域展开深入研究,并取得了一定的进展和突破。
值得注意的是玻璃基板产业需要走生态合作路线,而不是“单打独斗”就能胜出的较量。总体而言,玻璃芯基板的良性发展需要产业链上下游建立一个完整的生态系统。从材料端层层向下到制程端、设备端等都需要加快整合,协作革新以合力通关。
围绕玻璃基板布局的新势力到底谁会笑到最后?行业人士指出,不同厂商开发玻璃基板的逻辑不同,三星着重以面板厂的角度,英特尔以Fab厂的制造思路出发,而诸如封装、PCB厂商也会参考过往的路线,因而技术路线、整合之路有所差异,最终谁能率先大规模量产和应用还待时间检验。
玻璃基板的未来已来。Marketsand Markets预计全球玻璃基板市场将从2023年的71亿美元增长到2028年的84亿美元,复合年增长率为3.5%。
“谁掌握了前沿科技,谁就掌握了下一个时代。”对国内半导体产业来说,如果说高端芯片、先进工艺、光刻机等的开发和突破需坚持长期主义之外,玻璃基板这一先进封装的下一瞄点亦需牢牢锁定。