朱新宝2026
26-05-23 11:50

玻璃基板行业交流核心观点

1、玻璃基板技术路线与优劣势分析
·TGV玻璃基板应用定位:TGV玻璃基板在先进封装中主要有两大应用方向,分别为硅中介层替代与封装载板替代,两类应用均已有对应产品,目前处于技术替代进程中。其中Interposer(中介层)类应用主要替换硅基TSV对应产品,封装载板类应用瞄准传统有机载板替代需求。当前先进封装领域主流技术为CoWoS、CoWoS RSL,是英伟达、博通等头部厂商采用的核心封装技术,随着下游需求升级已逐渐显现瓶颈,这也构成了TGV玻璃基板技术的整体替代逻辑:通过材料体系迭代,解决现有硅基、有机基封装技术的性能与成本痛点。目前TGV技术发展仅十余年,整体仍处于产业导入初期。
·硅基TSV技术瓶颈:硅基TSV技术是2.5D、3D封装的核心基础,广泛应用于HPC、AI算力芯片、HBM存储芯片垂直迭代等场景,核心作用是实现芯片垂直扩展导通与结构支撑,解决芯片平面扩展无法满足性能需求的痛点。该技术当前已显现两大核心瓶颈:其一是材料电学性能缺陷,硅本身属于半导体,信号传输过程中会因电磁耦合效应产生涡流,且硅的介电常数与损耗因子相对较高,导致损耗与寄生效应增大,高频信号下信号完整性较差,随着5G、6G技术发展以及HPC、AI算力需求提升,该限制愈发明显;其二是成本痛点,大尺寸AI芯片对封装适配要求提升,英伟达B200芯片尺寸达60×60mm,Ruby芯片尺寸达100×100mm,而TSV技术基于圆形硅片生产,最大硅片直径为300mm,方形芯片在圆形硅片上排布的边缘利用率极低,可封装的芯片数量十分有限,叠加CoWoS、I/O封装技术的成本,最终导致整体封装成本高企。
·玻璃基替代的核心优势:在下游终端应用驱动下,行业探索用玻璃基材料替代硅基、有机基作为中介层与封装载板,核心优势体现在性能与成本两大维度。首先是性能优势:玻璃本身为绝缘体,损耗因子比硅低2-3个数量级,介电常数远小于硅,对高频信号十分友好,适配5G/6G、高算力场景的高频传输需求;同时玻璃机械稳定性极强,耐高温且曲翘度小,在制程与应用过程中的可靠性、制程一致性表现优异。其次是成本优势:当前市场主流的TGV玻璃基板为方形,包括通用的510×515mm规格与台积电采用的310×310mm规格,与芯片本身的方形形态高度适配,基板利用率远高于圆形硅片;同时玻璃采用熔融拉延压延工艺生产,本身即可做到较薄厚度,原材料与制程成本均远低于硅基TSV技术,整体性价比优势显著。
·当前技术应用局限:当前TGV技术仍存在应用局限:发展仅十余年,成熟度不足,缺乏大规模商业化应用案例,耐久性待验证。封装载板领域,传统有机载板面临BTABF、M8M9等材料供应瓶颈,行业因此转向玻璃基载板探索,但目前仅有小部分工厂小范围应用玻璃基载板,多数厂商尚未将其纳入量产产品体系,英特尔、英伟达、华为等海内外厂商均已在该领域开展长期测试。除先进封装外,TGV玻璃基板还可应用于Micro LED载板、射频器件载板、CPO共封装光学等场景。国内因中兴、华为等厂商无法获取高制程芯片,Chiplet封装需求更为迫切,玻璃基板刚需属性更为突出。
2、硅中介层替代方案竞争对比
·现有中介层主流方案:当前中介层的主流材料分为硅基、有机基、玻璃基三类,其中硅基材料用于CoWoS-S技术,有机基是当前硅桥组合方案的核心载体。受限于全硅片中介层(TSV)的价格与尺寸限制,台积电、英特尔均开发了硅桥+有机中介层的技术路线,具体实现路径为:先制备ABF膜或PSPI膜材质的有机中介层,在内部加工出与硅桥尺寸匹配的凹槽并嵌入硅桥,再在上方制作RDL,最后贴装上层芯片。其中CoWoS-L为英伟达Ruby芯片当前采用的技术路线,英特尔对应的同类技术为EMIB嵌入式硅桥技术,两类技术均属于硅桥+有机中介层的技术范畴。
·其他替代材质对比:除玻璃、硅、有机三类主流材料外,目前还有三类潜在的中介层替代材质,各有应用限制与成熟度特点:a.陶瓷:加工精度更难控制,无法使用光刻工艺,仅在小部分特殊场景下小范围应用;b.碳化硅、金刚石:属于更前沿的技术路线,碳化硅、金刚石的商业化落地需10-20年时间,成熟度远低于玻璃基板方案,且碳化硅材料获取难度高于硅片,目前无法实现12英寸量产,成本较玻璃基方案更高。
3、玻璃基板产业链分工模式
·CoWoS封装替换范围:CoWoS封装的技术概念为chip on panel on substrate,其中panel指面板级封装玻璃,用于替代硅中介层;底层载板(substrate)可选用玻璃或有机载板。当前有机载板产业链成熟,替代进程慢于中介层,整体推广节奏较慢,但已在部分特殊场景落地。例如生物医疗领域因抗腐蚀需求,南新加直接采用玻璃载板方案满足特殊性能要求。
·产业链全流程环节:玻璃基板从原片到终端的全流程环节清晰,各环节技术要求与核心作用明确:a. 原片采购:半导体封装用玻璃原材核心供应商为德国肖特、美国康宁,日本旭硝子技术实力稍逊,国内厂商多从肖特、康宁采购原片,其中康宁同时自行开展TGV业务,肖特BF33原片厚度约0.7mm;b. 减薄磨抛:国内载板厂商通常采购未磨抛的玻璃粗片,对其进行减薄、磨抛处理,磨至符合要求后供给TGV芯板厂商,部分厂商同时具备原片处理和芯板生产能力;c. 激光改性与腐蚀打孔:先以超快激光照射待打孔区域实现材质改性,再使用氢氟酸或强碱腐蚀改性区域形成孔洞;d. 填孔镀铜:打孔完成后,先经PI变色、沉积辅助层与种子层,再采用电镀或化镀方式增厚铜层完成填孔,制成玻璃芯板;e. 线路制作与叠层加工:在芯板上涂覆光刻胶并曝光制作线路,后续通过贴装绝缘层、打孔、电镀、制线流程进行叠层加工,可制成2层、4层、6层、8层板,工艺逻辑与PCB类似;f. 封测贴装:加工完成的板件供给长电等封测厂商,贴装芯片后封装为CPU、AI算力芯片等产品,最终交付给华为等终端客户。
·各环节玩家布局情况:大陆玻璃基板产业链厂商业务覆盖范围差异较大,主要分为四类布局:a. 全流程布局厂商,以沃格为代表,覆盖玻璃粗片加工到成品产出全流程,加工后的产品可直接交付下游使用;b. 仅布局TGV环节的厂商,以云天为代表,不具备玻璃磨抛能力,采购磨抛后的玻璃原料后仅开展TGV加工;c. 仅布局叠层集成环节的厂商,以安捷利美维、成都易成为代表,此类厂商主营封装载板业务,不具备玻璃打孔、填孔的芯板生产能力,采购完成打孔填孔的玻璃芯板后开展叠层集成加工,制成不同层数的板件后直接供给封测厂商;d. 延伸至器件贴装环节的厂商,以深南电子为代表,除玻璃基板加工外,还直接贴装射频等器件,成品直接交付组装厂。
4、玻璃基板商业化推进节奏
·海外大厂量产节点:a. 英伟达作为玻璃基封装需求的核心驱动厂商,因算力芯片对玻璃载板存在刚需,直接对接厂商完成玻璃载板生产与贴装,合作方包括台积电与SKC旗下Episilicon,其中SKC Episilicon主营TGV玻璃基板,进展较快,目前已推出成品,预计2026年底或2027年可实现应用,但半导体领域产品成熟通常需要1-2年周期;b. 台积电为英伟达CoWoS封装的核心加工商,2025年底启动CoWoS产品线投资,预计2026年年中完成建设,2027年实现初步小批量量产,落地仍需一定成熟过程;c. 英特尔是海外另一核心布局厂商,早在2011-2012年就已前瞻布局玻璃基封装技术,当时因预判晶体管微缩制程将面临瓶颈,成立先进封装实验室研究包括TGV在内的玻璃基封装技术,十几年来持续投入研发,2024年底至2025年初,其位于美国亚利桑那州的先进封装实验室孵化出相关企业,计划将玻璃基封装应用于CPU、APC芯片以提升性能,2026年以来相关项目资源进一步加强,待产业链成熟后将落地应用,自身不生产相关部件。
·国内厂商应用进展:a. 国内玻璃基封装布局以Chiplet封装需求为核心背景,在高端芯片制程受限的情况下,国内厂商尝试通过封装技术突破提升芯片性能,为玻璃基封装带来明确需求;b. 终端厂商层面,华为升腾910系列芯片已采用Chiplet封装,目前正在推进玻璃基封装测试,覆盖射频、CPU、半导体Interposer等领域,升腾910C、910到950均已形成对应方案,但受限于整体产业链成熟度、产品可靠性及玻璃本身的技术缺陷,暂未规模化落地;c. 产业整体进展方面,当前国内玻璃基封装处于小批量测试阶段,部分产品已实现小规模应用,大规模量产有待盛合晶微、长电等封测厂商的产品线完善,待玻璃基实现量产、良率处于可控区间后,国内产业将进入正式规模化应用阶段。
·良率瓶颈成因与水平:a. 当前玻璃基封装的核心卡点为一致性与良率问题,主要来自打孔与填孔环节:打孔过程中易对玻璃造成微裂纹,该问题仅能改善无法杜绝,当前行业通过检测手段筛除存在微裂纹的产品,同时优化填孔工艺缓解缺陷影响,良率水平需随产品迭代逐步提升,参考Micro LED领域发展路径,其初期良率不足30%,经过两年多发展已超过80%;b. 良率水平与孔的深径比、孔密度直接相关,高密度小孔径场景下单个孔不合格即导致整片产品报废,这也是Rubik此前放弃玻璃基技术的根本原因;c. 不同应用场景良率差异显著:Micro LED用4层TGV板因孔径较大、排布较疏,良率已超过80%;8层Interposer用TGV板孔深径比超过20:1,孔尺寸约20微米,单指甲盖大小的区域内孔数超1万个,当前良率不足40%,值得注意的是,Micro LED所用玻璃与半导体用TGV玻璃载板虽均属TGV技术,但存在较大技术差异。
·国内外技术水平对比:a. 国内TGV技术发展与海外基本同步,不存在显著技术差距,此前认为国内技术水平落后的认知并不准确;b. 国内技术优势主要来自三方面:一是核心企业技术起点高,如电子科大孵化的迈科、深耕领域多年的沃格等企业均有长期技术积累,研发基础扎实;二是相关产业具备协同基础,国内直显、玻璃背光领域已有成熟产业链,虽与半导体应用存在技术差异,但工艺具备一定相似性,可形成技术协同;三是核心设备国产化程度高,激光、PVD、电镀等半导体核心生产设备国内厂商技术实力较强,不存在严重卡脖子问题,国产化配套下技术迭代速度快,部分国内设备厂商已实现产品出海;c. 整体来看,国内产业配合顺畅,技术进步速度较快,具备追赶甚至超越海外的产业基础。
5、玻璃基板成本与材料体系
·良率对成本的影响:TGV打孔浅孔引发的良率问题直接影响产品定价,当前该类良率问题可通过自动光学检测设备识别,但需设置不合格品分选环节,产生额外成本,推高整体生产投入。理论上TGV玻璃基板成本应低于CoWoS硅基方案,但受当前良率水平不佳、分选环节额外成本拖累,当前玻璃基板实际成本高于硅基CoWoS方案,尚未体现理论成本优势。
·不同场景价格水平:不同应用场景的TGV玻璃基板价格与定价逻辑差异明显:a. Micro LED用TGV板为四层结构,孔数量较少,价格约6000-8000元/平米,价值量与高阶六层、八层PCB接近,当前该类产品多处于项目合作阶段,尚未按平米单价对外正式报价;b. Interposer用TGV板孔密度极高,指甲盖大小即可达数万个孔,叠层层数多为八层,高于Micro LED用四层板,无法按常规平米模式计价,定价需结合设计要求的孔数量、板子层数,同时考虑是否存在特殊工艺需求,类似芯片流片的定制化报价模式;c. 玻璃基板常规生产尺寸为510×515mm,该尺寸由前端PVD、涂覆、曝光等设备的固定参数决定,供货形态可根据客户需求选择直接供应大板(类似台积电CoWoS方案,封装检测完成后再切割),或预先切割为小片后供货。
·市场空间展望:当前TGV玻璃基板的市场空间难以精确量化,行业普遍认为市场规模较大,但暂无明确测算量级,核心原因是相关技术路线仍在持续迭代。算力芯片封装路线正逐步从CoWoS向CoPoS演进,最终将向CoWoS-P方向发展,该路线下将用玻璃基Interposer替代硅基Interposer,进一步可实现wafer与中介层直接焊接在PCB板上,是算力芯片在机柜、便携式设备中应用的最优方案。当前有机载板存在尺寸越大翘曲、膨胀问题越突出的短板,若后续玻璃基载板替代有机PCB载板,市场空间将大幅扩容,台积电黄仁勋提出未来机柜中玻璃基板有望替代PCB,这也是BOE等面板厂商加速布局该领域的核心动力。
·材料体系与选型逻辑:TGV玻璃基板的原片材料体系与选型逻辑清晰:a. 主流原片包括低碱硼硅玻璃、无碱硅酸盐玻璃,主流型号为BF33、AF32,其中硼硅玻璃应用最广泛;b. 硼硅玻璃是在无碱玻璃基础上添加氧化硼制成,耐热性、化学稳定性、机械强度优异,热膨胀系数极低,且可通过添加微量元素定制,可耐受数百摄氏度高温,能够满足半导体领域应用要求;石英玻璃也可满足性能要求,但成本极高,仅在个别特殊场景应用;c. 原片采购方面,当前国内暂无成熟稳定的国产替代材料,主要采购肖特、康宁的粗片,其中肖特BF33粗片(510×515mm,0.7mm厚,未磨抛)价格约100美元/片,采购后需自行完成减薄、精抛等后工序加工。
6、玻璃基板国产化进展情况
·上游材料国产化进展:当前国内TGV领域上游核心玻璃原片供应仍以肖特、康宁产品为主,本土厂商正加速推进国产化替代进程。目前国内原片赛道已有多家厂商布局,其中葛比佳以特种玻璃为主营业务,此外彭博玻璃、利诺、山东耀玻、凯盛、骑兵等厂商也在该领域加大研发投入,不过国内暂无成熟批量应用的半导体级玻璃原片供应商,当前所有本土布局厂商均未实现批量应用。玻璃原片国产化存在较高技术壁垒,产品需同时满足电学、热学、光学、机械强度等多维度性能要求,这一环节是当前国内TGV产业发展的主要瓶颈之一。
·中游制造封测布局:国内TGV产品的中游制造环节已有多家厂商布局,包括沃格、麦科及其全资子公司三叠纪、云天半导体、深南电子等。其中京东方2025年开始入场,入局后投入力度大,且近期与康宁签署了新的合作协议。封装载板赛道方面,安捷利美维、成都易成科技、新盛科技等主营半导体封装载板的厂商,也已切入该行业布局。封测环节国内主流厂商均有相关布局,包括长电、盛合晶微、通富、华天等,其中盛合晶微进展相对较快,主要原因是其刚上市不久,在该领域的投入力度较大。
·核心设备国产化情况:TGV加工领域的核心设备直接决定产品性能和制程能力,当前国内TGV领域设备基本可用,多数厂商以国产设备为主,且设备更新迭代速度较快,无明显禁运风险。各细分设备领域供应情况如下:a. 激光设备:国内供应商主要有第尔、大族、硅华智能,性能较好,台湾地区供应商有东台精机,全球技术最领先的是德国LPKF;b. PVD镀膜设备:连续式设备国内供应商有玉峰、中电科红太阳,集群式设备供应商有矩阵、汇成真空、北方华创等传统半导体设备厂商,国内产品已可满足当前需求;c. 电镀设备:国内东威科技、天臣等PCB领域成长起来的厂商产品表现较好,部分厂商采用国外安美特的设备,该类设备无禁运限制;d. 黄光设备:国内LDI设备供应商以新启威为代表,产品已达可用状态;e. 辅助设备如AOI、飞针测试等国内均有布局,重要性相对较低。当前激光设备国内厂商有第尔、大族、硅华智能;PVD设备有北方华创、汇成真空等;电镀设备有东威科技等;光刻机仍依赖日本厂商,光刻机是当前国内半导体设备领域的主要痛点,主要依赖日本供应。
7、玻璃基板行业发展痛点挑战
·与ABF载板的协同关系:叠层集成所用的中介层多采用PSPI材料,不涉及ABF;有机PCB载板的芯板一般为BT材质,集成环节多采用ABF膜,部分有机中介层也会使用ABF,玻璃基载板、玻璃级Interposer的部分环节同样会用到ABF膜。玻璃基板仅作为芯板起到支撑与上下导通作用,厚度约0.1-0.2mm;ABF膜厚度仅约100微米甚至更薄,无法单独作为支撑材料,仅用于叠层绝缘,因此ABF载板不会被玻璃基板完全替代,二者为协同而非替代关系。
·产品推广核心难点:玻璃基板产品推广的核心难点集中在两大维度:一是可靠性、信赖性测试难度高,产品稳定性是落地关键;二是叠层制程能力要求高,载板需实现十几层、二十几层的集成,除可靠性外还需解决电磁特性、信号干扰等问题。产品落地需制造厂商、封测厂商、终端客户、材料供应商多主体反复协同优化设计与制程,类似芯片流片的迭代过程,若出现电磁信号干扰一致性问题,需同时排查设计端与制造端(如产品厚薄一致性、表面粗糙度带来的趋肤效应影响等)的问题,适配周期较长。对比来看,台积电凭借CoWoS封装的技术积累,可同时实现芯片微调与Interposer设计的一体化匹配,适配成功率高;而国内厂商需在载板制造、长电/盛合金微等封测厂商贴装、终端客户测试之间反复迭代,协同成本较高。
·原材卡脖子风险:当前玻璃基板原材无禁运风险,整体供应稳定,但核心玻璃原材高度依赖肖特、康宁两家海外厂商,原材的电、热、光、机械强度等特性对产品性能影响关键,存在潜在卡脖子风险。目前国内正加速原材国产化适配工作,力诺、山东药玻、凯盛、曲斌等国内玻璃厂商均已投入大量研发资源,部分厂商直接与终端客户合作开展验证,国产化进程持续推进。除原材外,玻璃基板生产所需的设备国内均可供应,无明显卡点。
·原片工艺差异分析:当前半导体级玻璃原片生产主要采用压延法工艺,溢流法应用较少。针对力诺向台系厂商送样的情况,目前国内原片仍处于测试验证阶段,力诺的产品在部分性能上仍有提升空间,台系厂商采用大陆原片存在可能性,但台企自身也有台玻等本土玻璃厂供应,供应链选择较多。

发布于 北京