玻璃基板：代工巨头的“新战场”

集微网报道 一系列密集的动作，已显现出玻璃基板正成为半导体代工巨头的“新战场”。

最近三星集团子公司三星机电公司宣布与三星电子和三星显示器等主要电子子公司建立联合研发（R&D）统一战线，研发玻璃基板，并将在2026年开始大规模量产，旨在比十年前进入玻璃基板研发的英特尔更快地实现商业化。

尽管台积电看起来还是“按兵不动”，但在先进工艺和先进封装领域战斗力拉满的台积电，或有更多的底气和时间伺机而动。

先进封装潮起 玻璃基板走红

随着以工艺提升为中心的路线障碍重重，先进封装已变得至关重要。后摩尔时代先进封装作为实现“超越摩尔定律”的制胜方式，重要性在加速提升，有望在2026年超过50%。

而封装基板的引入是从传统封装向先进封装迈进的标志性事件。IC封装基板作为封装环节的核心材料，与芯片、引线等经过封装测试后共同组成芯片。IC封装基板不仅为芯片提供支撑、散热和保护作用，同时为芯片与PCB之间提供电子连接，起着“承上启下”的作用，甚至可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。

而且，先进封装基板较传统封装在封装材料成本中价值量占比更高。据SEMI统计，传统的引线键合类封装中，封装基板占总材料成本的 40~50%，在先进封装中材料成本占比更高，以占据先进封装市场份额一半的FC封装为例，其封装基板成本占比在70~80%之间。

回看历史，基板材料并非一成不变，过去使用引线框架或金属，在2000年代改为陶瓷，后来又改为塑料和硅中介层。目前的问题在于塑料基板和硅中介层存在局限性，塑料基板表面粗糙，难以在其上蚀刻薄电路，而且它们对热的敏感性会在芯片热粘合时导致翘曲。硅中介层弥补了塑料基板的缺点，但需要昂贵的设备进行预处理，显著增加了成本。

相较之下，玻璃基板以其独特的优势，成功弥补了传统材料的“缺陷”。其具有卓越的平整度、绝缘性和热性能，有利于精细电路的蚀刻并减少厚度，实现更密集的布线和更强的信号性能，助力高密度集成和高性能芯片互连。Manz集团亚洲区研发部协理李裕正博士对集微网指出，看好这一技术路线发展，随着市场对高端产品的要求越来越苛求，高端产品的制造和封装工艺也需要有新的技术应对，以突破目前生产的瓶颈。

尤其是在生成式AI时代，面临着将更多xPU、存储器、接口芯片组合为一颗芯片的挑战，而玻璃基板是满足AI芯片需求的下一代先进封装材料。英特尔也称，玻璃基板的互连密度可提高10倍，拥有更高的传输速度、更节能以及承受更高的温度，使得高吞吐量的超大型封装成为可能，将有望实现在单一封装中容纳1兆个晶体管的目标，并将摩尔定律延续到2030年之后。

业界还认为，玻璃基板是晶圆级封装的重要一环。还要看到的是，不止是半导体先进封装对玻璃基板需求走高，诸如消费电子、汽车、医疗、航空航天和国防以及太阳能等行业对玻璃基板的需求不断增加。根据Markets and Markets最近发布的报告，玻璃基板市场规模预计到2028年将达到84亿美元，复合年增长率为3.5%。其中，领导企业包括AGC Inc.、Schott、康宁、板硝子等。

巨头纷纷押注 抢占制高点

在玻璃基板可能成为改变半导体市场的“游戏规则改变者”之际，表明以往以工艺为中心的市场竞争预计将扩展到材料领域，巨头们下场押注也变得迫切起来。

不得不说英特尔的前瞻性。该公司过去十年投资约10亿美元，在亚利桑那州工厂建立玻璃基板研发线和供应链，预计在2026至2030年推出完整的玻璃基板方案。

三星虽然“后发”，但却期待“先至”，计划在2026年即量产玻璃基板。

“这是英特尔和三星迎战台积电的一大策略。”业界人士时宇（化名）表示，“在先进工艺领域台积电依旧领先，而在先进封装领域台积电CoWoS实力雄厚，拥有较高的专利壁垒，英特尔和三星除在工艺层面加紧布局之外，先进封装领域也需要寻求新的路径实现追赶甚至超越，而玻璃基板成为一个最佳的‘跳板’。”

至于台积电的“隐忍”，时宇认为，台积电虽还没有相关动作，但应该也在密切关注。台积电在CoWoS领域火力全开，接连获得大厂订单享受红利，因而它并不急于投入巨资押注玻璃基板，仍将继续沿着现有路径升级迭代，以保持领先地位不可撼动。但一旦台积电觉得时机成熟，将会大幅加码。

国外有分析认为，英特尔的计划是可行的，助力跨越芯片制造挑战，玻璃基板将为英特尔带来新的竞争优势。

值得注意的是，双方走的都是合作路线，毕竟这不是一个“单打独斗”就能胜出的投入。

据了解，英特尔还与著名玻璃加工公司LPKF和德国玻璃公司Schott合作，致力于玻璃基板的商业化。值得注意的是，在英特尔总部所在地美国，宾夕法尼亚州立大学领导了一项全国性的努力，有十多所著名大学和材料、零部件和设备公司在玻璃基板研究方面进行合作。

而三星组建的半导体玻璃基板研发联盟，也是三星电机首次与三星电子和三星显示器等电子元件子公司一起进行玻璃基板研究。有分析称，三星电子预计将掌握半导体和基板相结合的专业知识，而三星显示器预计将承担玻璃加工等角色，预计三星电机将通过与联盟最大限度地发挥研发协同效应，但玻璃基板生态系统将如何发展还有待观察。

不止如此，产业链上下游也在发力。据报道，总部位于日本的全球领先半导体基板制造商Ibiden去年10月宣布，已将玻璃基板确定为新业务，并已开始研发。在韩国，SK集团附属公司SKC成立了子公司Absolics，基于佐治亚理工学院封装研究中心提出的技术，与包括AMD在内的领先半导体公司探索玻璃基板的大规模生产。LG Innotek也表示正在考虑开发用于芯片封装的玻璃基板。

克服多重挑战 应用走向下沉

但作为新生事物，玻璃基板仍有现实的诸多挑战需要解决。

虽然玻璃本身很便宜，并且与硅有一些重要的物理相似性，但仍存在堆积、应力和处理方面的挑战需要解决。此外，玻璃在有关不同类型压力下的数据很少，这些压力可能会影响实际应用中的性能和寿命。

其他一些挑战包括脆弱性、对金属线缺乏粘附力以及难以实现均匀的过孔填充，而均匀的过孔填充对于一致的电气性能至关重要。此外，由于玻璃基板较脆，还需要重新开发制造设备。且由于玻璃的透明度高且反射率与硅不同，因此为测试带来了独特的挑战，如依靠反射率来测量距离和深度可能会导致信号失真或丢失，从而影响测量精度。

对此李裕正指出，英特尔、三星等掀起玻璃基板浪潮，促使整个供应链也积极努力，1st tier厂商肯定能加速技术实现的进程。但这需要所有的供应链厂商合力，才能逐步克服相关的挑战。从材料端层层向下到制程端、设备端等，都需要革新。材料选择、制程工艺的选择、自动化传输、结构堆栈的设计这些都会影响最后的良率，供应链需进行一番整合，才有办法达成量产的可能性。

“投入玻璃基板的企业寄望从现有产线改线来符合制造需求，但评估之后的可行性充满着高度挑战，必须要有更新设备、换掉整个生产线的决心，才拿达到生产需求。”李裕正强调了玻璃基板产线设备更新的难度。

“Manz的专长在于能够提供制程工艺、单机设备及传输系统，加之软件的整合，可提供RDL重布线层这一晶圆级封装核心技术的设备解决方案。对Manz来说，搭配客户既定的进程，将首要解决TGV成形问题，提供生产制作与检测设备，包含导线层的金属化也同步展开，并逐渐克服RDL堆栈、工艺堆栈的knowhow挑战。”李裕正的话表明Manz已在全面布局。

集微咨询也认为，玻璃基板是延迟摩尔定律的技术手段之一，真正量产商用估计还需要几年的时间。

更进一步来看，成本也十分关键。即使技术上再无障碍，降低成本也是一大难题，何时能够用上高性价比的玻璃基板还不确定。但在液晶显示领域，玻璃基板已大行其道，并在逐渐取代PCB，有先行者探路，应该有望将成本下探。

由于新的玻璃基板技术要到本个十年下半段才会投产，将首先为高密度、高性能芯片“开路”。英特尔预测将首先在AI、GPU和数据中心等高性能领域应用使用玻璃基板的芯片。

但一旦玻璃基板技术渐渐成熟，成本下降，就将从数据中心下放到笔记本电脑甚至移动设备领域。据悉苹果还在探索将玻璃基板集成到电子设备中，这表明如果苹果选择这一材料，玻璃基板不仅可以广泛应用于大面积芯片，还可广泛应用于移动设备。

看起来上下游正在借玻璃基板重塑，而在决定未来胜负的重要战场——玻璃基板之战中，英特尔深潜十年，三星异军突起，台积电以静制动，“三国杀”将走向何方？