【摘要】在AI算力激增的背景下，玻璃基板以其卓越的物理和化学特性，正成为下一代先进封装工艺战场的“顶流”。
当前，玻璃基板芯片行业正处于快速发展之中，尤其是在高性能计算、5G通信和消费电子等领域。根据市场研究，全球对高性能计算芯片的需求年均增长超过15%，这为玻璃基板提供了巨大的市场空间。
在这一行业中，一些领先公司已经开始占据市场的核心位置。比如，三叠纪通过技术创新，成功打破了传统封装技术的限制，成为国内唯一一家同时拥有玻璃基晶圆和板级封装线的公司。康宁等国际巨头也通过持续的技术研发和战略布局，进一步巩固了在玻璃衬底领域的领导地位。
这些公司不仅推动了行业的技术进步，也为市场带来了更多高性能、低成本的解决方案，进一步加速了玻璃基板技术的普及和应用。
随着市场需求的不断增长，越来越多的企业开始涉足玻璃基板芯片的研发和生产。行业内的竞争愈加激烈，不仅需要技术上的不断突破，还要求企业在生产工艺、成本控制以及客户服务等方面不断提升。
可以预见，玻璃基板行业将迎来更快的发展，同时也面临着更大的挑战。玻璃基板将如何在行业中成为主流、如何在先进封装领域发挥作用？
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以下为正文：
01
玻璃基板的革命性进军
随着全球AI产业的迅猛发展，IDC最新预测表明，全球AI服务器市场的规模将从2022年的195亿美元，迅速增长至2026年的347亿美元，年均增长率（CAGR）达到15%。
这一激增的背后，是AI算力的需求高涨，以及市场竞争的加剧。在这一浪潮中，玻璃基板技术成为了芯片性能提升的关键突破口，成为国内外顶尖厂商争相布局的焦点。尤其是英特尔、三星、AMD、苹果等行业巨头，纷纷投入大量资源，推动玻璃基板技术的研发和应用。
为何玻璃基板如此重要？它不仅能大幅减少大尺寸芯片封装的翘曲，还能提高芯片的散热性能，为AI算力的提升提供更可靠的底座。
业内人士普遍认为，玻璃基板将成为未来几年内推动芯片性能飞跃的关键技术，而这一领域的技术革新也预示着一个全新增长的黄金时代即将到来。
随着这些技术巨头纷纷抢滩布局，玻璃基板市场正站在一个巨大的风口之上，迎接着前所未有的增长空间。这不仅是AI技术发展的必然趋势，也可能会彻底改变全球半导体行业的格局。
在半导体封装领域，IC载板是连接芯片与PCB之间的桥梁，承担着信号传输、保护支撑及散热的多重角色。
传统载板使用玻纤布和有机树脂组成的混合物作为芯板，这种材料与组成芯片的硅材料的热膨胀系数存在显著差异（相差五倍以上），在高温条件下因为热膨胀系数失配产生翘曲，最终可能导致硅芯片与载板之间脱焊。
玻璃基板与硅的热膨胀系数几乎一样，且杨氏模量更大，几乎不会产生翘曲。
玻璃基板具有高介电常数和低介电损耗，显著减少了衬底损耗和寄生效应。这意味着，它能够大幅提升信号传输的完整性，提高信号的传播速度和频率，为高性能计算和AI技术提供坚实的基础。
同时，它拥有极高的表面平整度和低粗糙度，为微型半导体器件的精密制造提供了理想的平台。其卓越的透明性和光学特性使其在需要透明窗口或光通信封装应用中具有独特的优势。特别是玻璃基板的可调折射率，使其能够在光学领域中精确控制光信号的传输，赋能下一代光电技术。
最后，玻璃基板在集成能力方面尤为突出。根据研究数据显示，玻璃基板能够在相同面积的封装中容纳多达50%的额外芯片“裸片”。这意味着，在同样的空间内，能够集成更多的晶体管，从而提升芯片的整体性能与功能，为未来技术的进步提供了巨大的潜力。
在高性能计算领域，玻璃基板未来或有可能可能取代传统载板。随着玻璃基板的集成能力（主要体现在TGV密度）提高，甚至有希望以一块玻璃基板起到硅中介层和载板两个结构的作用，革新CoWoS-S封装工艺。
它可以在结构上替代FC-BGA基板和硅中介层，或在工艺上改进CoWoS-S封装并替代硅通孔技术TSV。
02
产业逻辑与市场动态
玻璃基板供应链上游由玻璃制作原料构成，大体分为硅砂、纯碱、石灰石、硼酸、氧化铝等材料的制作；玻璃基板的制造为中游；下游应用场景广泛，包括面板、IC封装、CMOS、MEMS等领域。
图表1 玻璃基板行业产业链
玻璃基板上游原材料供应的市场格局可谓一超多强。“一超”为海外巨头康宁，“多强”为德国肖特公司、AGC、Mosaic等国际知名公司。
康宁被誉为“一超”，拥有多项业界领先的专利技术，并与全球顶级芯片厂商如英特尔、苹果等建立了深厚的合作关系。正是这些战略合作，让康宁始终走在市场前沿，能够第一时间掌握技术需求和市场动向，巩固其在全球市场的主导地位。
肖特则以高精度的玻璃基板著称，尤其在表面光洁度和热稳定性方面表现突出。更重要的是，肖特具备极强的定制化能力，能够根据客户的具体需求提供量身定制的解决方案。
AGC在玻璃基板领域的成功则来源于其广泛的产品线和强大的生产能力。公司能够快速响应市场需求，从高端到中端，AGC提供了各类符合不同应用场景的玻璃基板。加上其全球化布局和强大的生产规模，AGC能够在确保高质量的同时，以具有竞争力的价格赢得市场。
Mosaic专注于创新，尤其在高频、高速信号传输领域，凭借先进的制造工艺，提供了低损耗、高稳定性的玻璃基板。这使得Mosaic能够满足特定行业如汽车电子和消费电子的需求，尤其是在中小型企业快速交付方面表现出色，成为这些领域的可靠合作伙伴。
图表2 全球玻璃基板材料供应商格局（2013年）
玻璃基板产业链结构紧密，环环相扣。上游原材料供应决定了基础材料的质量和稳定性，中游生产环节是技术创新和精密工艺的集中体现，下游应用则受到电子、半导体等行业需求驱动。尽管目前国外巨头在技术和市场份额方面占据主导地位，但随着国内技术的逐步进步和市场需求的增长，国内企业的竞争力逐渐提升，未来在全球市场中或将发挥越来越重要的作用。
03
主要芯片制造商的布局
英特尔、三星、和台积电等国际公司已在玻璃基板上展开布局，预示着玻璃基板技术即将进入商业化量产的新阶段。
英特尔：2023年9月，英特尔推出基于下一代先进封装的玻璃基板开发的最先进处理器，计划于2026-2030年量产，致力于解决晶圆翘曲、焊点可靠性等先进封装技术目前面临的问题。
三星：今年1月，三星电机提出，2024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，旨在比十年前进入玻璃基板研发的英特尔更快实现商业化。
台积电：台积电已组建专门的团队探索FOPLP技术，并大力投资玻璃基板研发，预计需大概三年的时间等待成熟，最快2026年实现量产。
而国内企业如三叠纪、沃格光电、圭华智能、苏科斯和矩阵多元等，正积极布局玻璃基板领域，展现出强大的市场潜力和技术创新能力。
苏科斯公司结合了其创造性的化镀修补种子层方案与长期的电镀工艺积累，为多名行业头部客户进行打样验证，填充效果得到头部客户认可，是国内第一家能同时提供玻璃晶圆级和玻璃面板级电镀设备的公司。
三叠纪：今年7月三叠纪创建了国内首条TGV板级封装线，成为国内目前唯一一家同时拥有玻璃基晶圆和板级封装线的公司，突破了传统通孔填充深径比限制，解决了信号连续性问题，攻克了TGV工程化难题。
沃格光电技术特色包括玻璃基厚铜技术、玻璃基微米级巨量通孔技术。公司目前已经具备了玻璃基板级封装载板小批量产品供货能力，目前部分产品通过了客户验证，预计今年下半年一期产能达成后实现小批量生产。
矩阵多元已经掌握了国际尖端的磁控溅射PVD设备关键技术，具有整机机台的设计、生产和交付能力，并有自主研发的系统，打破了核心关键设备的国际垄断。
04
玻璃基板的拐点何时到来
截至目前，用于2.5D、3D封装的玻璃基板及玻璃中介层仍未进入商业化量产阶段，但产业内已有较多企业进入积极研发、布局阶段。
随着Intel、SKC、DNP等全球半导体领先企业的入局，同时玻璃基板在介电损耗、热膨胀系数等领域具备一定的性能优势，其在未来对有机基板（如传统ABF载板）等具备一定的替代潜力。
根据Yole预测，2025年全球玻璃基板市场规模有望达2,980万美元，至2029年全球市场规模有望达2.12亿美元。
图表3 玻璃基板市场规模预测（百万元）
随着人工智能对高性能计算芯片需求的不断增长，玻璃基板芯片凭借其卓越的性能和集成能力，正逐渐成为市场的“主流”选择。在未来几年，玻璃基板芯片在人工智能芯片市场的占比将不断攀升，其低介电常数和出色的热稳定性，使其在高性能计算领域拥有巨大的潜力。
与此同时，5G通信对高速数据传输的需求推动了玻璃基板芯片在该领域的应用，而其高信号传播速度和频率特性也使得需求持续增加。在消费电子领域，玻璃基板芯片以其轻薄和高性能优势，满足了消费者对设备的更高要求。整体来看，玻璃基板行业前景广阔，成为半导体行业的新增长点。
05
尾声
玻璃基板行业充满了机遇和挑战，如何在激烈的市场竞争中保持竞争力、如何在技术革新中保持领先、如何在市场变化中寻找新的增长点，都是企业要面对的挑战。
在半导体行业中，玻璃基板行业曙光乍现，是下一代先进芯片制造的重要技术。TGV作为玻璃基板的核心工艺技术，具有广阔市场空间。根据业界在玻璃基板上的进展，玻璃基板有望在2026年实现量产，量产后需要不断完善与TGV相关封装技术的组合，同时在成本和良率上经过验证，才能确立起在下一代先进芯片制造中的重要地位。
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