(来源:雪比特)

访谈日期2026.5.24

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一、玻璃封装基板两大技术路线、核心用途及优劣势

半导体封装领域的TGV玻璃基板包含成品基板与玻璃原片两类,目前均已实现对应产品落地,核心应用方向为替代传统封装基材,主要覆盖硅中介层与ABF载板层两大技术路线。

当前先进封装领域,英伟达、博通等企业主流采用CoWoS、RDL等技术,核心依托硅基TSV硅通孔工艺实现2.5D、3D封装,是HPC芯片、AI算力芯片、HBM存储芯片垂直堆叠集成的核心基础技术。TSV工艺通过硅通孔实现芯片层电气导通与结构支撑,经过长期发展技术体系成熟,但随着高频、高算力芯片迭代,其材料与成本瓶颈日益凸显。

在性能层面,硅属于半导体材料,信号传输过程中存在显著电磁耦合效应,易产生信号损耗,高频场景下该问题更为突出。硅材料的介电常数与损耗因子数值较高,会放大信号传输损耗与寄生效应,导致高频信号完整性不足,无法适配5G、6G及高算力芯片的传输需求。

在成本层面,高端算力芯片尺寸持续扩大,以英伟达B200芯片为例,芯片尺寸达60mm×60mm以上,对应中介层尺寸约100mm×100mm。传统TSV工艺基于300mm圆形硅片加工,方形芯片与圆形硅片适配性差,硅片边缘区域无法利用,原材料有效利用率极低,大幅抬高了高端芯片的封装成本,叠加芯片本身的高昂定价,整体产品成本压力极大。

行业基于性能与降本需求,开始规模化推进TGV玻璃基板替代传统TSV硅基方案,玻璃基材具备双重核心优势。一是电学性能优异,玻璃为绝缘材料,介电常数远低于硅,损耗因子较硅低2至3个数量级,高频信号传输损耗极低,适配高频、高速算力芯片需求。二是物理稳定性突出,玻璃耐高温、热形变小、机械稳定性强,能够保障封装制程与终端应用的一致性和可靠性。

同时玻璃基板具备显著成本优势。行业主流玻璃基板为510×515mm方形规格,台积电采用310×310mm方形基板,与方形芯片形态高度匹配,原材料利用率远高于圆形硅片。此外,玻璃采用熔融拉延工艺制备,原生厚度较薄,基材制备成本显著低于硅基TSV方案。

目前TGV玻璃基板技术仍存在明显短板。该技术发展仅十余年,技术体系尚未完全成熟,行业缺乏大规模商用落地案例,产品长期使用的耐久性与可靠性仍待验证。英特尔、英伟达等企业已开展长期测试,随着高端芯片性能迭代,传统封装方案在良率、可靠性方面已触及技术瓶颈,玻璃基板成为核心替代方向。

国内市场对玻璃基封装技术具备刚性需求。目前行业普遍将SOC架构转向TILE多芯片集成封装,核心目的为控制封装成本。国内厂商受限高制程芯片获取渠道,只能通过封装技术优化提升芯片性能,华为升腾系列芯片均采用多芯片集成封装方案。传统封装依赖BT、ABF、M8、M9等有机材料,当前该类材料存在技术瓶颈与供应链短缺问题,进一步推动行业向玻璃基板转型。

整体来看,当前玻璃基板仅在少量工厂实现小范围试用,尚未形成规模化普及,核心制约为TGV自身技术缺陷与整条产业链成熟度不足。除替代硅中介层外,TGV玻璃基板还可应用于三大场景:新型显示与半导体线路基板大批量制造、高频射频器件载板、CPU光电集成封装,可实现光波导与器件一体化集成。

二、硅中介层替代赛道的无机材料竞争格局

当前可用于替代硅中介层的基材方案有限,主流技术路线为有机材料方案,备选无机材料的成熟度均远低于玻璃。

现有主流封装方案为硅桥加有机中介层组合,英特尔EMIB技术、英伟达当前量产方案均采用该架构。该方案通过ABF、PSP有机膜制备中介层,开槽嵌入硅桥后打磨平整,再制作RDL线路、贴装芯片。该方案存在两大核心缺陷,一是加工精度要求极高,有机载板开槽、硅桥贴合的共面性控制难度大,直接影响生产良率;二是有机材料与硅材料热膨胀系数差异数倍,芯片高功耗工作状态下会产生持续剪切应力,易造成硅桥开裂、器件失效。基于上述问题,英伟达已明确推动台积电导入CoPOS玻璃基封装产线,加速替代传统有机、硅基方案。

除玻璃外,可探索的无机替代材料包括陶瓷、碳化硅、金刚石。其中陶瓷材料加工精度难以管控,无法适配光刻制程,仅可应用于小众特殊场景;碳化硅、金刚石技术成熟度极低,且原材料获取难度大、成本高于硅片,暂无商用可行性,属于十年以上远期技术方向。整体而言,现阶段玻璃是唯一兼具性能、成本与落地可行性的硅中介层替代材料。

三、玻璃基板的替换范围界定

当前CoPOS玻璃基封装方案仅针对载板层完成替换,不替代整体中介层架构。该方案核心是利用面板级封装玻璃替代传统硅中介层,基材可选用玻璃或传统有机载板。有机载板产业链成熟、技术稳定,全面替代节奏较慢,目前仅在部分特殊场景实现落地。

现阶段玻璃基板的特色落地场景为生物医疗领域,依托玻璃优异的耐腐蚀、高稳定特性,替代传统基材实现特种封装应用。

四、玻璃基板完整产业链分工与生产流程

全球半导体级玻璃原片核心供应商为德国肖特、美国康宁,日系厂商技术实力相对较弱。国内厂商均采购进口原片开展后续加工,其中主流规格为肖特BF33玻璃,原片厚度0.7mm。完整产业链分工与生产流程如下:

第一阶段为原片预处理。国内载板厂商采购未磨抛的厚玻璃原片,通过减薄、精磨、抛光工艺,将原片加工为表面平整度达标的标准玻璃基板,部分头部厂商具备原片处理与后续加工一体化能力。

第二阶段为激光打孔与改性。采用超快激光对玻璃基板预设打孔区域进行改性处理,再通过湿法腐蚀或强碱腐蚀工艺完成通孔加工,形成带通孔的玻璃基板。

第三阶段为填孔与金属化。通过PVD工艺沉积种子层,再以电镀、化镀方式增厚铜层,完成通孔填充,实现基板电气导通。

第四阶段为线路与叠层制备。在基板表面涂覆光刻胶、曝光显影,制作基础线路;通过叠加绝缘层、二次打孔、电镀、线路制备等工序,完成2层至8层多层板叠层集成。

第五阶段为终端封装应用。加工完成的多层玻璃基板供应至长电等封测厂,完成芯片贴装、整体封装,最终制成CPU、AI算力芯片,交付华为等终端客户。

国内产业链厂商分工清晰、模式多元。沃格光电等厂商实现从原片加工到成品集成的全流程布局;部分厂商采购磨抛完成的基板,专注TGV打孔、金属化核心工艺;安捷利美维、成都亿城等载板厂商,采购预制通孔基板,专注多层叠层集成工艺;胜宏电子等企业延伸产业链,可直接完成射频器件贴装,向组装厂供应一体化成品。

五、国内外技术量产节奏与头部厂商推进进度

整体来看,玻璃基封装技术已进入小批量测试阶段,国内外头部厂商均已明确量产时间表,产业链将于2027年前后进入规模化落地期。

海外方面,英伟达为核心驱动力,与台积电深度合作推进CoPOS玻璃基方案。台积电于2025年底完成CoPOS产线投资建设,2026年完成产线调试,预计2027年实现小批量量产。SKC布局同款TGV玻璃基板产品,目前已产出样品,预计2026年底至2027年实现商用落地,半导体产品成熟需1至2年验证周期。

英特尔布局玻璃基封装技术十余年,2011至2012年便针对CPU制程瓶颈启动先进封装技术研发,聚焦TGV玻璃基封装方案。2024年底至2025年初,其美国亚利桑那州实验室孵化出商业化项目,持续加码玻璃基技术研发,待产业链成熟后将全面应用于PC CPU产品。

国内方面,华为等企业基于芯片制程受限的现状,持续推进玻璃基封装测试,已在升腾910至950系列芯片、射频器件、半导体封装领域搭建测试方案。目前国内整体处于小批量测试、迭代优化阶段,尚未实现终端产品规模化落地,核心制约为产业链成熟度、产品一致性与可靠性问题。

六、国内良率现状、核心卡点与技术水平评估

国内玻璃基板制程工艺已基本跑通,当前核心瓶颈为产品一致性与生产良率不稳定,问题集中在打孔与填孔两大核心工序。激光打孔过程中易产生玻璃微裂纹,现有工艺可检测筛选但无法完全杜绝;填孔工艺的均匀性、稳定性不足,直接影响成品良率。

良率水平无统一标准,核心取决于通孔深径比与通孔密度。显示领域大尺寸、低密度通孔基板,经过两年迭代良率已突破80%;半导体领域高精密基板,以4层板、稀疏通孔结构良率可达80%以上,但8层高密叠层基板,因通孔密度极高、深径比超20:1,单颗基板通孔数量达上万级,任一通孔缺陷即导致整板报废,当前良率不足40%,是行业全球性技术痛点。

国内整体技术水平与海外基本同步,不存在代差。核心优势体现在三方面:一是国内核心技术团队依托高校科研体系孵化,技术起点较高;二是国内在显示玻璃领域已形成成熟产业链,工艺经验可迁移至半导体玻璃基板领域;三是国内激光、电镀、PVD等核心设备国产化成熟,无卡脖子风险,设备适配与工艺迭代速度优于海外。

七、当前产品成本、规格与定价模式

现阶段受良率偏低影响,玻璃基板实际成本高于传统方案,良率缺陷主要通过光学检测设备筛选不良品,直接推高生产成本。从价格区间来看,显示领域TGV玻璃基板单价约6000至8000元/平方米,与高阶6至8层PCB板价格持平。

半导体高精密玻璃基板无标准化平米定价模式,核心定价依据为通孔数量、基板叠层层数、工艺精度要求。高密通孔、8层以上叠层的高端产品,工艺复杂度极高,需根据客户定制方案单独报价,模式与芯片流片定价逻辑相似。同时封装制程存在必要工艺边无效区域,进一步增加成本核算复杂度。

当前主流量产基板规格统一为510×515mm,可根据客户需求整板封装后切割,或提前切割为小片交付,适配不同封测厂制程需求。产品层数以6层、8层为主,CPU光电封装场景可采用4层简化结构。

八、远期市场空间与技术迭代方向

行业长期技术迭代路径清晰,整体遵循CoWoS(硅基)—CoPOS(玻璃基中介层)—CoPP(玻璃基PCB)的演进路线,远期市场空间广阔。

最终形态为CoPP玻璃基PCB方案,核心是取消传统中介层,将玻璃载板直接焊接于PCB板,适配算力芯片、机柜设备、便携式终端的封装需求。传统有机PCB存在明显翘曲、热膨胀缺陷,大尺寸场景下问题尤为突出,玻璃基PCB可彻底解决该痛点。若行业全面实现玻璃基板替代传统PCB,整个先进封装产业链将迎来颠覆性升级,市场规模将实现指数级增长,这也是京东方等头部企业密集入局的核心原因。

九、进口原片规格、价格与材料体系

国内厂商进口核心为肖特、康宁无加工原片,主流规格为510×515mm、0.7mm厚BF33、AF32硼硅玻璃,单片采购价格约100美金,价格随市场行情浮动。国内暂无成熟可替代的标准化玻璃原片,是当前核心材料卡脖子环节。

行业主流采用低碱硼硅玻璃与无碱硅酸盐玻璃,核心原因为硼硅玻璃耐热性、化学稳定性、机械强度优异,热膨胀系数可通过微量元素掺杂定制,可耐受半导体封装高温制程。石英玻璃性能更优,但成本极高,仅适用于极小众高端场景,无法规模化商用。

十、国内产业链各环节能力评估(优势与短板)

国内玻璃基板产业链已实现全环节布局,各环节能力分化明显。

具备优势的环节:一是核心加工厂商,沃格、迈科、三叠纪、云天半导体、胜宏电子、京东方等企业已实现规模化布局,工艺能力持续迭代;二是封测环节,长电、盛合晶微、华天等头部封测厂均已入局,盛合晶微投入力度与落地进度领先;三是核心设备国产化,激光设备(帝尔、大族)、PVD镀膜设备(裕丰、北方华创)、电镀设备(中微科技、天成)、黄光设备均已实现商用,性能可满足量产需求,设备迭代速度快。

核心短板环节:一是高端半导体玻璃原片,高度依赖肖特、康宁进口,国内力诺、山东药玻、凯盛科技、旗滨集团等企业持续研发送样,但性能稳定性、一致性仍有差距,尚未实现批量替代;二是高端光刻机仍依赖日本进口,是设备端主要卡点;三是高密多层叠层工艺、产品长期可靠性仍需持续迭代。

十一、远期替代趋势:ABF载板与玻璃基板的关系

玻璃基板无法完全替代ABF膜,二者为互补搭配关系而非纯粹替代关系。在芯片集成叠层制程中,行业多采用PSPI超薄材料,PCB载板制程主流采用BT基材搭配ABF膜。玻璃基板仅作为支撑导通的核心芯板,厚度约0.1至0.2mm,ABF膜厚度仅100μm及以下,无法独立承担结构支撑作用,需依托玻璃芯板实现一体化封装。因此远期行业将长期保持“玻璃芯板+ABF薄膜”的复合架构,不会出现ABF载板被全面替代的情况。

十二、产业化落地的核心瓶颈

当前产业化最大难点为产品可靠性适配与多层叠层工艺管控。第一,打孔、填孔工艺易产生微观缺陷,导致终端产品长期可靠性、一致性不达标,需反复适配测试;第二,高频场景下,基板粗糙度、厚度一致性会引发信号干扰、趋肤效应等问题,影响芯片性能;第三,产业链协同复杂度高,终端设计、基板制造、封测组装、材料供应多环节需持续联动迭代,适配周期长、落地成本高。

台积电具备芯片设计、基板工艺一体化优化能力,落地效率与良率更高。国内企业需联动终端客户、封测厂、材料厂多主体协同调试,是当前规模化落地的核心阻碍。

十三、行业核心卡点总结与国产原片进展

当前行业无设备、贸易层面的供应断供风险,唯一核心卡脖子环节为高端半导体玻璃原片,全球供给高度集中于肖特、康宁两家企业,国内替代尚未跑通,存在潜在供应链风险。

国内力诺等企业已启动台系厂商送样测试,技术迭代速度较快,但产品稳定性仍有待验证。台玻等台系玻璃厂商技术实力同样突出,当前全球高端玻璃原片核心竞争力仍集中于德、日企业。国内原片企业正通过与终端客户深度绑定合作的方式加速技术突破,是未来国产替代的核心突破口。