为什么像英特尔、英伟达这样的芯片巨头都开始盯上玻璃这种材料,要用在未来的 AI 芯片封装里,而且时间点定在 2026 年以后?玻璃基板确实有非常大的产业前景,这是最近行业里非常火的话题。
玻璃基板产业化推进突然提速,核心原因是 AI 大模型火了之后,对高性能芯片的需求激增,传统的有机封装材料已经跟不上芯片尺寸和功率的提升。玻璃的热膨胀系数与硅非常接近,受热时的翘曲只有有机材料的三分之一,解决了高功率芯片最头疼的可靠性问题。此外,玻璃在高频信号传输上的损耗比硅低 2 到 3 个数量级,玻璃通孔技术可以把连线密度提升 10 倍,同时可以做得更薄、更平整,且适合大规模生产,成本优势明显。这些优势推动了整个行业的快速跟进。
玻璃基板将最先在 AI 数据中心的光模块领域形成大规模应用。光模块速率提升太快,玻璃基板可以在 1.6T 甚至更高速率的光模块中,让信号损耗比传统方案降低 30% 以上。此外,高端显示领域(mini LED 和 Micro LED 已进入量产爆发期)、折叠屏和卷曲屏中的超薄玻璃、射频和 6G 通信领域,也都将成为玻璃基板的增量市场。
玻璃基板制造每一步都很难。原材料的配方要精准,高温熔质要保证均匀性,生产设备基本都要定制。TGV 成孔是一大难题:玻璃太脆,机械打孔打不了;激光打孔又容易有残渣和微裂纹。填孔时铜与玻璃粘不住,电镀时容易有空洞分层;检测时因为玻璃透明,微小缺陷很难发现;大尺寸面板还要保证搬运时没有划痕和翘曲,良品率很难提升。目前一些难题已有突破:TGV 成孔采用激光诱导的湿法刻蚀,良率可达 99% 以上,打孔速度大幅提升;孔内金属填充采用原子层沉积打底,铜与玻璃的粘附力更强,电镀时不易出问题;检测采用多模态检测设备,精度可达亚微米级,效率翻倍;面板搬运采用自动化系统加严格环境控制;配方和成型工艺也在不断升级。
未来几年,玻璃基板会往更大尺寸、更薄、更高平整度、支持更高 IO 密度和更复杂系统集成的方向发展。低应力材料和工艺、亚微米级线宽间距控制、行业标准化将成为主流。
全球玻璃基板市场长期被三家巨头垄断:美国的康宁、日本的旭硝子和电气硝子,三家占全球 85% 以上的市场份额。康宁一家就占全球 50% 以上份额,在半导体细分领域甚至能占到 70%。中国企业在显示用玻璃方面进步很大,8.5 代、8.6 代玻璃已能自己生产,彩虹股份 ( 600707 ) 、东旭光电 ( 000413 ) 等实现了量产。但在高端半导体封装用玻璃以及超薄柔性玻璃方面,大部分仍需进口。国内企业在高纯度石英砂和关键设备上依赖国外,良品率在 80% 到 90%,与国际大厂 95% 以上仍有差距。但帝尔激光 ( 300776 ) 、大族激光 ( 002008 ) 等在 TGV 设备上有所突破,本地产业链配套和头部企业联动使国产替代速度在加快。
2026 到 2030 年,玻璃基板将加速进入主流应用,市场将非常大。大尺寸、超薄、高深宽比的 TGV 等技术将成为竞争焦点。中国企业将在政策扶持和本地市场带动下,在显示和半导体封装用玻璃上快速提升,逐步突破高端领域。2026 至 2028 年期间,国产高端玻璃的自给率将大幅提升,同时也会参与到全球供应链中,但也要面对专利、认证及国际竞争带来的挑战。玻璃基板确实有机会让 AI 芯片封装迎来一场新的变革,但最终能否真正重塑市场,还要靠技术进步和产业链协同一起发力。
(责任编辑:张岩 )
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