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前言：
目前，显示产业创新技术持续涌现，每一代显示技术的演进都伴随着新型玻璃材料的开发。
随着显示技术的不断演进，市场对更高分辨率、更大尺寸、更薄型化的显示屏需求日益增长，新型显示技术如 OLED、Mini/Micro LED等迅速发展，应用场景日益丰富。
这些因素对基板玻璃提出了更高标准，进而推动了基板玻璃材料与制程技术的持续进步。
作者| 方文三
图片来源 |网 络
AI时代下性能与成本成为助推发展的力量
CoWoS作为AI芯片关键的封装方式，台积电的CoWoS封装技术通过在硅中介层上整合多个芯片，实现了高带宽与低功耗的特性。
然而，CoWoS技术同样面临成本高昂、硅中介层热管理及电气性能的挑战。
玻璃基板以其低功耗和卓越的散热性能，有望取代硅中介层和载板。
据韩国KB Securities的分析师预测，到2030年，现行的有机基板将无法满足采用先进封装技术的AI芯片对数据吞吐量的高要求。
芯片在运行过程中产生的热量会导致性能下降，这限制了芯片仅能在短时间内保持最高性能，一旦温度升高，芯片不得不降低运行频率。
随着AI芯片对数据吞吐量需求的持续增长，半导体封装技术要求晶体管数量达到极限，同时要求具备更低的能耗、更优的性能和更高的散热效率。
随着先进制程技术的发展，传统基板在支撑AI芯片方面已显得力不从心。
这些基板在提升晶体管密度方面遭遇瓶颈，并且容易发生收缩变形，同时其功耗可能高达数千瓦，使得传统材料基板作为互连材料的局限性日益凸显。
为应对这一挑战，玻璃基板作为下一代先进封装技术的材料，正成为推动摩尔定律在数据为中心的应用中继续前行的关键助力，并被视为算力时代先进芯片提供稳定基板的首选方案。
玻璃基板的材料优势决定了应用高度
①玻璃基板具备实现更高密度通孔的能力：其芯通孔的间距可降至不足100微米，从而使得芯片间的互连密度增加十倍。
互连密度的显著提升，使得更多晶体管得以集成，进而支持更为复杂的设计，并且更高效地利用空间。
②玻璃基板的热膨胀系数（CTE）与芯片更为匹配：在热学性能和物理稳定性方面表现出色，不易因高温而产生翘曲或变形。
③玻璃芯的特殊电气性能，导致其介电损耗更低：在信号传输过程中，功率损耗相应减少，芯片整体效率显著提高，特别适合于高速、先进的数据中心、人工智能、图形处理等高端芯片封装领域。
④玻璃基板亦可应用于光模块CPO封装工艺，以解决CPO中光电信号互连的难题。
尽管在最高端的应用需求上，它可能无法完全取代CoWoS或EMIB技术，但它却能提供比现有有机基板更卓越的信号传输性能和更密集的布线能力。
这表明，它能够显著提升信号传输的完整性，增强信号的传播速度和频率，为高性能计算和人工智能技术的发展提供了坚实的基础。
⑤它具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，为下一代光电技术的发展提供了支持。
⑥玻璃基板在集成能力方面表现尤为突出：根据研究数据表明，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，在同等空间内，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。
全球大厂纷纷计划引入该项目
今年年初，英伟达公司以GB200为核心，推出了多款创新产品，并宣布其GB200芯片所采用的先进封装技术将采用玻璃基板，相关供应链已经开始运作，目前正处于设计微调和测试阶段。
近期，AMD公司获得了一项涉及玻璃基板技术的专利，这标志着AMD首次明确表达了其对玻璃基板研究领域的积极投入。
AMD计划在2025年至2026年期间，利用玻璃基板为芯片打造高性能的系统级封装。
英特尔则宣布，计划在2026年至2030年期间量产其业界首款用于下一代先进封装的玻璃基板。
英特尔在玻璃基板技术上已投入约十年时间，是最早开发出玻璃基板解决方案的公司之一。
作为研发工作的初步成果，英特尔已完成了一组芯片测试试板的组装，这些芯片在玻璃基板上构建了多芯片封装。
这些芯片使用了三层重布线层（RDL），通孔间距为75微米，产品看起来是英特尔超低功耗移动芯片。
英特尔还计划向其IFS客户提供玻璃基板，这将使其在竞争中占据有利地位，特别是在生产高端、高利润芯片方面。
三星集团已组建了一个新的跨部门联盟，包括三星电子、三星显示、三星电机等子公司，共同研发玻璃基板，并推进其商业化进程。
预计三星电子将掌握半导体与基板结合的信息，而三星显示将负责玻璃加工等任务。
三星将玻璃基板视为芯片封装的未来，并在2024年CES上宣布，今年将建立一条玻璃基板原型生产线，目标是在2025年生产原型，并在2026年实现量产。
韩国SK集团旗下的Absolics投资了六亿美元，计划在乔治亚州科文顿建设一座月产能达4000块的玻璃基板工厂。
SK海力士通过这家美国子公司进入该领域，并计划在2025年初开始量产，从而成为最早加入玻璃基板竞争的公司之一。
日本DNP展示了其在半导体封装方面的新开发成果——玻璃基板，声称可以解决ABF带来的许多问题，并计划在2027年量产。
作为全球最大的基板供应商，日本Ibiden也在去年10月宣布，计划将玻璃基板作为一项新业务进行研发。
此外，苹果公司也在积极探索将玻璃基板技术应用于芯片封装。
半导体设备制造商Entegris公司已成功筹集到7700万美元资金，计划在科罗拉多州科罗拉多斯普林斯建设一个制造中心，预计该中心将于2025年开始初步商业运营。
该制造中心初期将专注于液体过滤产品的生产以及半导体晶圆处理用的前开式统一舱（FOUP）的生产。
台积电已成立专项团队，致力于研究FOPLP技术，并对玻璃基板的研发进行了大规模投资。
预计该技术成熟需时约三年，最早将于2026年开始量产。
国内产业及产能也呈现快速扩张势头
在2024年举办的BOE IPC会议上，京东方正式对外发布并展示了其针对半导体封装领域所研发的玻璃基满板级封装载板。
标志着该公司成为中国大陆首个从显示面板领域拓展至先进封装技术的业务实体。
在技术突破方面，国内8.5代线的建设速度和效率已可与国际领先企业相媲美，在中低世代LTPS基板玻璃领域也取得了显著进展；
在产能提升方面，国内玻璃企业在全国范围内已建成的基板玻璃窑炉数量超过20座，且有多座G8.5+产业正在规划建设中，产能正在快速扩张。
据数据统计，截至2023年底，我国本土企业已建成的基板玻璃产能约为7850万平方米，约占全球基板玻璃总产能的十分之一。
此外，我国企业的产品主要集中在中低世代（G5/G6）基板玻璃，其中大部分仅适用于非晶硅TFT技术制程，而适合LTPS/LTPO/Oxide等先进制程的基板玻璃产能明显不足。
三叠纪于今年7月建立了国内首条TGV板级封装线，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。
该公司的技术突破了传统通孔填充深径比的限制，解决了信号连续性问题，并成功攻克了TGV工程化的难题。
沃格光电的技术特点包括玻璃基厚铜技术和玻璃基微米级巨量通孔技术。
目前，该公司已具备了玻璃基板级封装载板的小批量供货能力，部分产品已经通过了客户的验证。
预计在今年下半年一期产能达成后，将实现小批量生产。
结尾：
据Omdia预测，2024年全球基板玻璃出货面积将从2023年的6.43亿平方米小幅增长至6.62亿平方米，增长率为3%，销售额预计将达到68.5亿美元，增长率为4.75%。
预计到2025年，全球基板玻璃销售额将接近70亿美元，这将是继2021年达到阶段性高点之后的又一高峰。
部分资料参考：中国电子报：《基板玻璃：显示产业的透明[承重墙]》，半导体产业纵横：《玻璃基板，[明日]红花》，芯流科技评论：《玻璃基板革命：AI算力激增下的新战场》，东旭集团：《玻璃基板：AI时代的下一次突围》，电子发烧友网：《多家大厂计划导入先进基板技术，玻璃基板最早2026量产》，天天IC：《巨头角逐，玻璃基板将成芯片游戏规则颠覆者？》
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