近期，玻璃基板概念横空出世，通达信及东方财富 Choice 等行情软件均推出相关概念板块及指数，原因 是“大摩爆料 GB200 将使用玻璃基板”及“英特尔加大 了对多家设备和材料供应商的订单，积极备战下一代 先进封装的玻璃基板”等消息的共振。
实际上，我们经过深入研究发现，按照上述多重消 息的指向，该玻璃基板概念实际上指的是用于半导体 封装过程中的转接板之用，利用玻璃通孔（TGV）技术来 实 现 芯 片 电 路 连 接 ，实 现 2.5D/3D 封 装 ，以 满 足 AI+ Chiplet 趋势化需求。需要注意的是，目前市场火热的 玻璃基板概念股，有的是与显示相关，有的甚至纯粹是 炒作，真正用于半导体封装的产业链产品并不多。
2.5D/3D封装工艺中的TSV技术
我们都知道，要实现芯片性能的提升就需要堆叠 更多的晶体管，根据“摩尔定律”，芯片上容纳的晶体管 数目每 18 到 24 个月增加一倍。近几十年来，随着“摩 尔定律”的发展，由于单位面积堆叠的晶体管越来越 多，因此芯片得以不断微型化，这造就了诸多便携式电 子产品的问世，如智能手机、电脑、笔记本等等。
但“摩尔定律”终有触及天花板的时候，自从晶圆制造进入 14nm、7nm、5nm 直至最新的 3nm 工艺，“摩尔 定律”的有效性越来越受到挑战：工艺进步越来越难， 性能也提升有限，且成本上升巨大。
随着近两年来 AI 的火热，AI 服务器对于算力的需求出现井喷，而强大的算力当然需要强大的芯片，那么强大的芯片只能通过不断进步的光刻工艺吗？当然不 是，由于目前的芯片已经非常很微型化了，加上服务器 并不像消费电子那样对轻薄化要求那么高，另一条思 路就诞生了——堆叠更多芯片在一起达成算力提升。打个不是很形象的比喻就是一节火车头不够用那就多加两节，犹如詹天佑当年的解决思路。
由此产生了问题，芯片堆叠如何实现？也因此，对于封装技术又有了新的要求，以可以实现更高的 I/O 密度、更快的信号传输速度和更好的电 热性能，从而提高芯片的性能和功能。并且，还需要兼 顾降低芯片的功耗和体积，提升芯片的可靠性和生产效率。
目前先进封装分 为两大类（见图一）：
一、基于 XY 平面延伸的先进封装技术，主要通过 RDL（ReDistributionLayer，重布线层工艺）进行信号的延 伸和互连；
二、基于 Z 轴延伸的先进封装技术，主要是通过 TSV（Through Silicon Via，硅 通 孔）进 行 信 号 延 伸 和 互 连。
显然，芯片堆叠属于第二种。通过 TSV 技术，可以将多个芯片进行垂直堆叠并互连。按照集成类型的不 同分为 2.5D TSV 和 3D TSV，2.5D TSV 指的是位于硅转 接板（Silicon Inteposer）上的 TSV，3D TSV 是指贯穿芯片 体之中，连接上下层芯片的 TSV。在 3D TSV 中，芯片 相互靠近，所以延迟会更少，且互连长度缩短，能减少 相关寄生效应，使器件以更高的频率运行，从而转化为 性能改进，并更大程度降低成本。TSV 的尺寸范围 比较大，大的超过 100um，小的小于 1um。随着工艺水 平提升，TSV 可以越做越小，密度越来越大，目前最先 进的工艺，可在 1 平方毫米硅片上制作 10 万-100 万个 TSV。（见图二）
TGV：TSV的升级
TGV 正是对 TSV 的升级。（见图三）
硅基转接板存在两个主要问题：
一、成本高，TSV 制作采用硅刻蚀工艺，随后硅通孔需要氧化绝缘层、减薄晶圆等技术；
二、电学性能差，硅材料属于半导体材料，传输线在传输信号时，信号与衬底材料有较强的电磁耦合效应，衬底中产生涡流现象，造成信号完整性较差（插 损、串扰等）。
相较硅基转接板，玻璃转接板优势显著。玻璃转接板有诸多优势：
一、低成本：受益于大尺寸超薄面板玻璃易于获取，以及不需要沉积绝缘层，玻璃转接板的制作成本大约只有硅基转接板的 1/8；
二、优良的高频电学特性：玻璃材料是一种绝缘体材料，介电常数只有硅材料的 1/3 左右，损耗因子比硅 材料低 2~3 个数量级，使得衬底损耗和寄生效应大大 减小，可以有效提高传输信号的完整性；
三、大尺寸超薄玻璃衬底易于获取：康宁、旭硝子以及肖特等玻璃厂商可以量产超大尺寸（大于 2m× 2m）和超薄（小于 50μm）的面板玻璃以及超薄柔性玻 璃材料；
四、工艺流程简单：不需要在衬底表面及 TGV 内壁 沉积绝缘层，且超薄转接板不需要二次减薄；
五、机械稳定性强：当转接板厚度小于 100μm 时， 翘曲依然较小。
TGV远期成长空间广阔
英伟达的 H100 加速计算卡采用台积电 CoWoS-S（S 表示硅转接板）2.5D 封装技术，在硅转接板上实现 7 组芯 片互连，包括中间的 H100 GPU die及周围 6堆 HBM 内存。AMD（超威半导体）MI300 采取类似布局，以 CoWoS 工艺 在硅转接板上封装 6 颗 GPU、3 颗 CPU 及 8 组 HBM 内存。国内方面，壁仞科技 BR100 系列 GPU 也采用 CoWoS-S 封 装，将 2颗计算芯粒互连，实现算力的跨越式提升。
CoWoS 封装的核心之一为硅转接板及 TSV 工艺，但其存在成本高和电学性能差等不足，而玻璃转接板 及 TGV 工艺具有低成本、易获取、高频电学特性优良等 特性，因此，东财邹杰认为，TGV有望作为前者替代品， 成为先进封装核心演进方向之一，叠加AI浪潮之下加速计算芯片需求高增，TGV 远期成长空间广阔。
其实，不止可用于转接板 ，搭配TGV技术 ，玻璃基板的应用领域广泛，透明、气密性好、耐腐蚀等性能优 点使玻璃通孔在光电系统集成领域、MEMS封装领域有 巨大的应用前景 ，也可以作为 IC 载板使用 ，以在部分领域替代现在主流的 ABF。
Chiplet 技术风潮之下产业转向大尺寸封装及小芯 片设计，大型数据中心 GPU 均使用小芯片封装，一片载板上最多可封装 50 颗芯片，只要有一颗封装不良，就 会导致整片报废。因此封装重要程度日渐提升，进而 给封装材料提出新需求。ABF 载板已有劣势显露，其粗糙表面会对超精细电路的固有性能产生负面影响。作为替代方案的玻璃载板进入视线，玻璃载板具有比 ABF 载板更光滑的表面，厚度降低四分之一以上，且使 芯片的性能提高、功耗下降。
2023 年 3 月 DNP（大日本印刷株式会社）发布了针对下一代半导体封装的玻璃芯载板（GCS，GlassCore‐ Substrate）。新产品用玻璃基板取代了传统的树脂基板（如倒装芯片球栅阵列）。通过使用高密度玻璃通孔 （TGV）技术提供比基于现有技术更高性能的半导体封 装，且该产品的制造工艺还可以支持对更高效率和更 大尺寸载板的需求（见图四）
尽管玻璃载板商业化尚需时日，但 其有望成为载板行业的规则改变者。 根据 MarketsandMarkets 最近的研究，全球玻璃基板市场预计将从 2023 年的 71 亿美元增长到 2028 年的 84 亿美元，2023 年至 2028 年的复合增长率为 3.5%。在 AI 的大势之下，目前，已有包括英特尔、AMD、三星等多 家大厂公开表示入局玻璃基板封装。
大规模应用仍需再等等
虽然 A 股市场已经热火朝天 ，但可真正用于半导体封装的产业链产品并不多。目前玻璃基板主要应用 于显示面板的制造中，大多国内产业链厂商的应用暂时也仅限于显示场景。半导封装的玻璃基板要求比显示玻璃基板要求更高，高性能的玻璃基板成本较高，会导致产品整体成本增加。 预计在未来两年左右玻璃基板将被用于先进封装。
