今年以來，玻璃基板作為封裝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵材料，成為半導(dǎo)體行業(yè)的新熱點(diǎn)和新趨勢(shì)。

消息面上，有報(bào)道稱英偉達(dá)的最新產(chǎn)品GB200采用的先進(jìn)封裝工藝將使用玻璃基板，同時(shí)，英特爾、三星、AMD、蘋果等大廠都表示將導(dǎo)入或探索玻璃基板芯片封裝技術(shù)。

一夜之間，為何芯片巨頭都青睞玻璃基板？

因?yàn)楫?dāng)前芯片存在的一大挑戰(zhàn)是，芯片制造越來越受限于物理定律及生產(chǎn)技術(shù)的制約，而AI計(jì)算需求與日俱增，對(duì)芯片的算力、帶寬、互連密度都提出更高要求。

于是，芯片廠商們正在從各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)上尋求解決方案，在封裝環(huán)節(jié)中，業(yè)內(nèi)看中了玻璃基板在先進(jìn)封裝工藝中的優(yōu)點(diǎn)。

簡(jiǎn)單來說，玻璃基板是用來優(yōu)化芯片封裝的材料，它可以提升芯片封裝的性能，例如增強(qiáng)信號(hào)傳輸、提高互連密度和散熱效果。而這些特性，讓玻璃基板在高性能計(jì)算（HPC）和AI芯片等應(yīng)用場(chǎng)景中尤其具備優(yōu)勢(shì)。

除了芯片廠商，上游玻璃廠商也已經(jīng)聞風(fēng)而動(dòng)，特種玻璃龍頭肖特就在今年8月成立了新部門“半導(dǎo)體先進(jìn)封裝玻璃解決方案”，服務(wù)于半導(dǎo)體行業(yè)。

相比目前的有機(jī)基板，玻璃基板在先進(jìn)封裝中具備潛力，但是仍存在工藝和成本上的挑戰(zhàn)。面對(duì)需求增長，業(yè)內(nèi)也在加速推進(jìn)規(guī)模商用。

產(chǎn)業(yè)鏈爭(zhēng)相布局

在后摩爾時(shí)代，隨著對(duì)高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)處理需求的日益增長，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。近年來，全球各大芯片設(shè)計(jì)商、生產(chǎn)商和封裝商紛紛探索更適合芯片高集成度封裝互連的新型材料，以提升集成電路的計(jì)算速度和效率。

在芯片封裝工藝的演變過程中，從引線框架、陶瓷到有機(jī)技術(shù)，行業(yè)已經(jīng)走過了漫長的道路?，F(xiàn)在，隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的變化，玻璃基板帶來新的發(fā)展空間。

特種玻璃憑借其優(yōu)異的耐熱性、介電性能和多種熱膨脹系數(shù)（CTE），為下一代半導(dǎo)體封裝技術(shù)提供了新可能性。尤其是在需要更高密度互連和更快信號(hào)傳輸速度的先進(jìn)封裝中，玻璃基板的優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)出來。

在這一背景下，特種玻璃被廣泛認(rèn)為是下一代半導(dǎo)體封裝基板最具潛力的新材料之一。有行業(yè)巨頭認(rèn)為，到2030年，玻璃將成為芯片封裝的關(guān)鍵材料之一，這一前景引發(fā)了產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)爭(zhēng)相布局。

諸如肖特、英特爾和三星等頭部公司紛紛布局相關(guān)產(chǎn)線，顯示出市場(chǎng)對(duì)玻璃基板的強(qiáng)烈興趣。

比如，肖特在新設(shè)面向半導(dǎo)體行業(yè)的部門后，肖特中國也在蘇州設(shè)立了“半導(dǎo)體先進(jìn)封裝玻璃解決方案”部門，為中國半導(dǎo)體行業(yè)的合作伙伴提供定制化解決方案。

據(jù)介紹，該公司已經(jīng)開始為頭部半導(dǎo)體企業(yè)量身定制玻璃基板產(chǎn)品，并建立了快速采樣流程，以滿足客戶對(duì)速度的需求。在今年第七屆進(jìn)博會(huì)上，肖特也將首次展出針對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的相關(guān)特種玻璃產(chǎn)品。

英特爾則是研發(fā)已久，2023年9月，英特爾宣布經(jīng)過十年的研究，計(jì)劃在2030年前推出用于高級(jí)芯片封裝的玻璃基板。目前，英特爾已經(jīng)建有一條玻璃研發(fā)產(chǎn)線，投入成本超過10億美元。

與此同時(shí)，三星也在積極推進(jìn)其玻璃基板的生產(chǎn)。報(bào)道稱，三星預(yù)計(jì)將在2026年開始生產(chǎn)用于先進(jìn)系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）的玻璃基板，并計(jì)劃在年底前建造一條試驗(yàn)生產(chǎn)線；此外，2024年5月，美國商務(wù)部與韓國SKC旗下的芯片玻璃基板制造商Absolics簽署備忘錄，為其提供高達(dá)7500萬美元的資金支持。

這些積極的布局顯示出，特種玻璃作為半導(dǎo)體封裝材料的前景正在逐漸被市場(chǎng)認(rèn)可。資金的投入和技術(shù)的創(chuàng)新，將進(jìn)一步加速玻璃基板在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用。

玻璃基板等待商用

事實(shí)上，玻璃基板已經(jīng)在面板等行業(yè)中使用，但是半導(dǎo)體領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用還存在一些技術(shù)和成本上的挑戰(zhàn)。

比如，玻璃基板的加工難度較大，尤其是在微細(xì)制造和封裝中，如何保證其生產(chǎn)的穩(wěn)定性和良品率是一個(gè)亟待解決的問題。其次，玻璃的成本相對(duì)較高，這可能會(huì)對(duì)普及形成障礙。因此，企業(yè)們正在持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，以降低生產(chǎn)成本并提高產(chǎn)品質(zhì)量。

肖特集團(tuán)半導(dǎo)體先進(jìn)封裝玻璃解決方案負(fù)責(zé)人Christian Leirer接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道等媒體采訪時(shí)談道：“肖特和很多世界上的玩家一樣，看到了特種玻璃非常好的性能，我們一定要把它好的性能盡量地往工業(yè)界去推進(jìn)，但這個(gè)過程中會(huì)遇到很多困難，比如易碎、開孔金屬化、良率、翹曲等挑戰(zhàn)。未來算力速度要求越來越大，我們把它的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，在能力范圍和良率的接受范圍里克服在工程上的挑戰(zhàn)，這個(gè)技術(shù)其實(shí)就接近于量產(chǎn)?！?/p>

盡管存在挑戰(zhàn)，但業(yè)內(nèi)的共識(shí)是，使用玻璃基板已經(jīng)成為先進(jìn)封裝的一個(gè)趨勢(shì)。

深圳市化訊半導(dǎo)體材料有限公司創(chuàng)始人與董事長、深圳先進(jìn)電子材料國際創(chuàng)新研究院副院長張國平介紹道：“相較于傳統(tǒng)解決方案，特種玻璃具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、優(yōu)異的化學(xué)耐受性以及可客制化的膨脹系數(shù)等優(yōu)勢(shì)，能夠支持諸如HD Fanout、2.5D/3D、PLP等先進(jìn)封裝工藝的實(shí)現(xiàn)，滿足小芯片集成度的提高，支持更高的算力需求。”

摩根士丹利在報(bào)告中指出，玻璃基板非常堅(jiān)硬平整，還具備減少功率損耗、耐高溫、耐濕性等優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)玻璃基板將在未來兩年內(nèi)被用于高級(jí)封裝。隨著玻璃基板制造工藝的建立和采納過程變得更加明確，雖然成本更高，但是預(yù)計(jì)芯片制造商將把玻璃基板用于GPU、CPU、DPU和HBM。

CINNO Research首席分析師周華此前表示，英特爾2023年宣布推出用于先進(jìn)封裝的玻璃基板，并計(jì)劃在未來幾年內(nèi)向市場(chǎng)供應(yīng)。目前國內(nèi)在有機(jī)基板領(lǐng)域的代表企業(yè)包括興森科技、深南電路、珠海越亞等，未來它們均有可能提供玻璃基板的解決方案。

整體而言，隨著各大芯片公司和材料供應(yīng)商的積極布局，特種玻璃在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的商用腳步在加快，新的行業(yè)趨勢(shì)正在形成。