来源:市场资讯
(来源:汇丰前海证券)
汇丰前海证券研究部A股科技硬件行业分析师郑冰仪和苏增慧认为,硅基AI封装正面临成本和物理层面的双重极限,玻璃基板是AI芯片封装中的材料升级,但不是对ABF的替代。
郑冰仪
证券分析师
A股科技硬件行业
苏增慧
证券分析师
A股科技硬件行业
当前时点为何特殊:两条成本曲线相交
玻璃基板作为封装材料的原因并非是其优越性能,而是基于两条成本曲线将发生交叉。通过CoWoS技术在硅基上封装AI芯片的成本正随着每次迭代而持续攀升,而通过CoPoS技术在玻璃面板上封装的成本则呈下降趋势。一旦玻璃封装成本曲线降至硅基曲线以下,继续采用硅基板的必要性将不复存在。硅基成本曲线上升的主要原因在于芯片尺寸持续增大,导致单片晶圆可产出的中介层数量减少,且晶圆圆形边缘的损耗加剧;随着良率提升及面板尺寸扩大,玻璃基板的成本曲线将逐步下行。
硅基AI封装正面临成本和物理层面的双重极限
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硅基封装成本正加速攀升。目前,一片CoWoS中介层晶圆售价约为1万美元,与一片7nm逻辑晶圆价格相当(资料来源:集邦咨询,2026年6月5日)。封装成本占比已从早期的个位数,演变为独立的成本项,我们估测约占AI加速器制造成本的10%-15%。
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单颗GPU成本正持续上行。中介层尺寸随着加速器的迭代而扩大,导致单片晶圆产出的封装数量减少。因此,固定尺寸的300mm晶圆每代可产出的中介层数量递减,晶圆成本需分摊至更少、更大的芯片上,且单颗GPU成本的上升速度快于GPU产量的下降速度,意味着名义上CoWoS 产能持续扩张,但实际的GPU产出增速却远低于报告的晶圆投片量所隐含的水平。任何能够恢复封装效率的技术均将构成利好,而这正是连片设计和玻璃基板所能实现的。
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物理极限也是一道障碍。脱离硅基材料并非仅为降低成本。随着AI芯片尺寸不断突破光罩的限制,圆形的300mm晶圆已不再适合作为大型方形芯片的载体,因为其边缘区域无法利用,导致有效利用率降至50%-60%左右(资料来源:集邦咨询,2026年5月5日)。当芯片尺寸超过约100mm x 100mm时,问题便不再仅仅是材料浪费,而是直接导致故障。此外,有机基板的热膨胀系数约为7ppm/°C,而硅仅为2.6ppm/°C。在高达260°C的组装过程中,两者无法保持匹配,这将导致封装翘曲,进而造成微凸点断裂。这是材料层面的限制,而非通过工艺优化解决的良率问题。正因如此,技术转型已不再是“是否”会发生的问题,而是“何时”发生的问题。
玻璃在AI封装中的三大应用场景
玻璃分别应用于CPU、AI GPU以及共封装光学领域,且各自位于封装结构的不同层级。在这三种应用中,玻璃是对封装材料的升级,而非对ABF的替代:这是基板核心材料的改变(从有机树脂变为玻璃),但负责精细布线的ABF积层薄膜依然得以保留。
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在CPU封装中,玻璃取代了封装基板的有机核心。现今的核心主要由一种玻璃纤维预浸料(BT或FR-4)制成,上有机械式钻孔用于垂直传导;玻璃芯版本换用了玻璃核心,采用激光钻孔制作通玻璃通路,且双面均保留ABF积层薄膜。最精细的晶片至晶片布线采用EMIB硅桥完成,因此无需硅中介层。这种架构在大型多芯片组CPU上,能将互连密度提升约10倍,并显著减少翘曲(资料来源:英特尔,2023年9月18日)。
有机核心与搭载EMIB的玻璃核心比较
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在AI GPU领域,玻璃被引入基板核心,从而消除了硅中介层。这即是台积电推出的 CoPoS技术。CoWoS在芯片与基板之间放置独立的硅中介层,利用其自身的硅通孔承载芯片间的互连布线。CoPoS移除了硅中介层及其下方的 C4 焊球层,将基板核心从有机树脂升级为玻璃芯,采用玻璃通孔技术,并在玻璃双面覆盖 ABF 积层薄膜。芯片间及芯片与 HBM之间的布线转移至芯片侧的重布线层以及玻璃基板上ABF的精细布线。
CoWoS与CoPoS比较
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在共封装光学技术中,玻璃基板能够同时传输电信号和光信号。这是因为其在近红外波段具有透光性,且能将光波导与铜线路并排集成。
玻璃基板价值链
玻璃基板价值链涵盖玻璃原片、设备与加工、集成与终端客户。价值集中在中游环节。我们估测约70%的价值体现在加工阶段,包括通孔钻孔、金属化及重布线等工序,这些环节集中了核心知识产权与良率优化经验;另有约20%的价值位于玻璃原片环节,这是整个价值链中壁垒最高的部分;其余10%则来自设备与耗材(资料来源:新浪财经,2026年5月27日)。现金流入的顺序与终点同样关键。试点产线通常需先采购设备工具,之后才能通过材料加工获取利润。因此,现金流首先流向设备供应商,随着产线逐步爬坡,加工环节开始实现利润,玻璃原片的利润则最后实现。
披露附录
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