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玻璃基板:AI先进封装的下一块“关键拼图”

玻璃基板:AI先进封装的下一块“关键拼图”

玻璃基板:AI 先进封装的下一块“关键拼图”

📅 2025年5月✍️ 作者: 凡人⏱️ 阅读约 6 分钟
💡 引言

AI算力持续增长,芯片制程继续缩小的难度越来越高,先进封装正在成为提升系统性能的重要路径。在这一轮封装升级中,玻璃基板被越来越多产业链企业关注。

它为什么重要?简单说,玻璃基板有望解决大尺寸封装中的翘曲、信号损耗、布线密度和成本效率等问题,未来可能在AI芯片、HPC、CPO光电共封装、6G射频等领域率先落地。

Part.1

为什么先进封装需要新材料?

当前AI芯片对算力、带宽和功耗提出更高要求。传统依靠制程微缩提升性能的空间正在变小,因此,2.5D/3D封装、Chiplet、CoWoS等先进封装方案成为行业重点。

         Yole报告显示,2024年全球先进封装市场规模约460亿美元,预计2030年有望超过794亿美元,2024—2030年复合增速约9.5%。AI、HPC、云计算和数据中心是主要驱动力。

图1:先进封装市场持续扩容

       图1 展示先进封装市场规模持续增长,说明AI算力需求正在带动封装技术升级。

Part.2

玻璃基板解决了什么痛点?

        传统有机基板在大尺寸封装中容易面临翘曲、布线密度受限、信号损耗等问题。相比之下,玻璃基板具备几项核心优势:
第1,热膨胀系数更接近硅芯片。
这意味着在高温、复杂封装结构下,玻璃基板更有利于降低翘曲风险。
第2,电学性能更适合高频高速场景。
玻璃具备较低介电损耗,有助于减少信号传输损耗和串扰,适合AI芯片、高速互联、CPO、6G射频等场景。

第3,更适合大尺寸面板级封装。
在CoPoS等方案中,玻璃基板有望替代部分硅中介层或传统有机基板,提高面积利用率和单次产出效率。

图2:三种芯片封装基板材料性能对比

       图2 对比有机基板、陶瓷基板和玻璃基板,可以直观看出玻璃基板在低翘曲、高频性能、热稳定性等方面的优势。

Part.3

玻璃基板的三大应用方向

1. AI先进封装

        玻璃基板最受关注的方向,是在先进封装中替代硅中介层或有机基板。
        以CoPoS为例,传统圆形晶圆逐步向方形面板转变,理论上可提升面积利用率和产出效率,更适合大尺寸AI芯片封装。

图3:CoWoS与CoPoS对比/面板化结构图

        图3 展示从晶圆级封装向面板级封装演进的逻辑,体现玻璃基板在大尺寸封装中的潜力。

2. CPO光电共封装

        CPO技术将光引擎放到更靠近芯片的位置,以降低功耗、提升带宽。玻璃基板具备低损耗、可集成光波导、尺寸稳定性好等特点,有望成为CPO的重要材料平台。

图4:基于玻璃基板的CPO方案图

图4 展示玻璃基板在光电共封装中的结构设计,体现其在高速光通信中的应用潜力。

3. 6G射频与IPD器件

        在高频通信中,材料损耗会直接影响器件性能。玻璃基板具备低介电损耗、高尺寸稳定性等特点,适合用于射频前端、IPD集成无源器件等方向。报告提到,TGV射频IPD工艺验证中,3D电感关键指标较平面结构提升接近50%。

体现其在高速光通信中的应用潜力。

3. 6G射频与IPD器件

        在高频通信中,材料损耗会直接影响器件性能。玻璃基板具备低介电损耗、高尺寸稳定性等特点,适合用于射频前端、IPD集成无源器件等方向。报告提到,TGV射频IPD工艺验证中,3D电感关键指标较平面结构提升接近50%。

Part.4

产业进展:从试验线走向工程攻关

玻璃基板并不是概念停留在实验室。全球多家企业已在推进:

英特尔较早布局玻璃基板,计划在2026—2030年实现大规模商用;台积电正在推进CoPoS试验线;三星电机目标2027年后实现量产;国内京东方、沃格光电、凯盛科技、戈碧迦、帝尔激光等企业也在玻璃基板、TGV加工、设备和材料环节积极布局。

         不过,行业仍处于工程攻坚阶段。TGV通孔、金属填孔、RDL布线、翘曲控制、可靠性验证等环节仍是产业化关键。

图5:TGV通孔、填孔、RDL三大核心工序图

        图5 展示玻璃基板制备的核心流程,包括通孔加工、金属填充和重布线,是理解产业难点的关键图。

Part.5

怎么看玻璃基板的产业机会?

玻璃基板的机会,不只是单一材料替代,而是先进封装体系的一次升级。它背后对应的是AI芯片更大面积、更高带宽、更低功耗、更高集成度的长期需求。

        短期看,行业仍需解决工艺稳定性、良率、成本和客户认证等问题;

         长期看,随着AI、HPC、CPO和6G等应用推进,玻璃基板有望成为先进封装的重要材料方向。

Part.6

结语

        玻璃基板正在从“前沿技术”走向“工程化验证”,它能否大规模商业化,取决于工艺、设备、材料和下游客户验证的协同突破。

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