玻璃基板崛起：TGV終結CoWoS時代

2026年，AI算力軍備競賽進入白熱化階段。輝達B200 GPU的熱設計功耗（TDP）已突破700W，下一代產品預計超過1000W；GoogleTPU v5p、微軟定製AI晶片相繼上量，算力需求以每18個月翻倍的速度持續攀升。

在這場算力競賽的背後，一個鮮少被公眾關注的核心戰場正悄然決定著勝負走向——半導體封裝。晶片封裝不再只是一個"裝盒子"的步驟，它正在成為整個系統性能的瓶頸，乃至決定AI晶片能否量產交付的關鍵因素。

CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）曾是台積電的核心封裝殺手鐧，支撐了輝達A100、H100、H200系列的大規模量產。然而，隨著AI晶片die面積持續增大，CoWoS正在以肉眼可見的速度逼近其物理與成本的雙重極限。

與此同時，一項脫胎於顯示面板工業、在實驗室蟄伏十餘年的技術，正在以驚人的速度走向量產——TGV（Through Glass Via，玻璃通孔）技術與玻璃基板。輝達已將其寫入路線圖；台積電為此專門建立全新產線；供應鏈各環節企業爭相卡位。

核心結論：CoWoS正在被CoPoS取代，有機載板正在被玻璃基板侵蝕。TGV玻璃基板不是一個迭代選項，而是下一個時代的封裝平台。

CoWoS依賴12英吋（300mm）圓形晶圓作為中介層的製造基底。12英吋晶圓的幾何面積為：

扣除邊緣損耗區（edge exclusion，約15mm寬度環形區域）和晶片間切割道（約0.2mm），實際可用面積約為65,000 mm²，面積利用率約為92%。

問題在於，AI晶片的die面積正在以"面積翻倍"的方式增長：

NVIDIA A100：826 mm²，單晶圓封裝約 78顆（考慮鍵合對準等損耗，實際約58顆）

NVIDIA H100：814 mm²（SXM版），受限於HBM記憶體排布，有效封裝約 29顆/晶圓

NVIDIA B200：單晶片面積約 814 mm²（B100），與HBM3e一起封裝後佔用空間約 1100 mm²，每片晶圓實際產出約 16顆

下一代（預計2026-2027）：die面積預計突破 1500 mm²，每片晶圓產出將低於 10顆

這意味著，隨著AI晶片規格的每一代演進，CoWoS方案的"每批產出"都在快速遞減。同樣產能的生產線，可交付的AI晶片數量正在以幾何級數下降。

▌ 圖1：CoWoS vs CoPoS 封裝產能對比

CoWoS的成本構成複雜，從上游到下游每一環節都在累積成本壓力：

矽中介層製造：CoWoS-S方案使用矽中介層，需經歷完整的前道光刻、刻蝕、TSV銅填充流程，單件製造成本超過 $2,000；且隨die面積增大，成本線性攀升

產能壟斷溢價：CoWoS工藝為台積電獨家掌握，2023-2024年產能嚴重供不應求，輝達封裝溢價超過40%。即使台積電持續擴產，單條產線建設周期仍需12-18個月

供應鏈集中風險：高度依賴台積電單一供應商，帶來地緣政治風險與議價能力缺失的雙重隱患

佔比飆升：AI晶片封裝成本佔總成本比例，已從2020年的約5%上升至2025年的15-22%，部分旗艦產品甚至超過25%

矽中介層的最細線寬受限於EUV光刻工藝，CoWoS-S方案可實現約0.4-1μm線寬，而有機中介層（CoWoS-L）線寬約2-5μm，布線層數最多12層。

更根本的問題是矽的材料特性：矽的相對介電常數εr≈11.7。高εr意味著：

訊號傳播速度減慢（v = c/√εr，矽中為光速的29%）

特性阻抗控制困難，串擾（Crosstalk）風險上升

高頻插入損耗增大，在224G PAM4乃至448G訊號頻點下性能劣化明顯

隨著AI晶片片間互連速度從112G向224G、448G演進，矽中介層的高頻電氣性能正在成為系統級的瓶頸環節。

小結：CoWoS面臨的三重困境——面積/產能限制、成本失控、高頻性能瓶頸——並非可以通過工藝最佳化解決的局部問題，而是方案層面的結構性限制。這意味著，行業需要的不是CoWoS的升級，而是CoWoS的替代。

2.1 從晶圓到面板：幾何優勢的量化

CoPoS（Chip on Panel on Substrate，面板級晶片封裝）的核心創新在於：將封裝底盤從12英吋圓形晶圓換成更大的方形面板，並以玻璃替代矽作為中介層材料。

這種"化圓為方"的設計理念，同樣借鑑了平板顯示行業處理大尺寸玻璃面板的成熟經驗——面板廠商早在20年前就攻克了600mm×700mm乃至更大玻璃的加工難題，這些工藝能力直接被遷移應用於TGV玻璃基板的CoPoS封裝。

CoPoS封裝流程的核心步驟如下：

玻璃基板TGV製造：雷射鑽孔+銅電鍍填充，形成垂直導電通路，線寬/間距可達2μm以下

KGD預測試：AI die、HBM等各晶片在整合前單獨完成電氣測試（Known Good Die），不良品提前剔除，大幅提升封裝綜合良品率

晶片倒裝鍵合（FC Bonding）：AI die與HBM通過Cu-Cu混合鍵合或微凸塊（Micro-bump）鍵合至玻璃面板

RDL再布線層：在玻璃面板上製作多層超細線寬RDL（線寬/間距≤2μm），實現晶片間高密度橫向互連

封裝基板組裝與BGA植球：整體貼裝至有機封裝基板，完成BGA焊球植球和最終測試

台積電已將CoPoS列為後CoWoS時代的封裝戰略核心，投資規模之大前所未有：

2026年：嘉義AP6廠建立CoPoS實驗產線，完成核心工藝模組驗證，重點攻克2μm以下RDL在600mm玻璃面板上的良品率問題

2027年：完成主要工藝體系開發，向輝達、AMD等大客戶提供工程樣品，啟動客戶端認證流程（認證周期約12-18個月）

2028-2029年：嘉義AP7廠正式量產，輝達下一代旗艦AI加速器預計率先採用CoPoS封裝方案

2030年+：CoPoS逐步成為>1000W TDP級AI晶片的主流封裝平台，單條產線裝置投資約新台幣100-150億元

TGV工藝原理：精密製造的技術邊界

3.1 雷射誘導深蝕刻（LIDE）——制孔工藝的核心

TGV的製造核心是LIDE（Laser Induced Deep Etching，雷射誘導深蝕刻）技術，這是一種精密的兩步法微加工工藝：

第一步——超短脈衝雷射損傷：
     採用皮秒（ps）級超短脈衝雷射（波長通常為1064nm或355nm），將光束聚焦於玻璃內部特定深度。在焦點處產生的光場密度超過10¹⁴ W/cm²，引發玻璃材料的多光子吸收（Multi-photon Absorption）和電漿體爆炸（Plasma Explosion），在玻璃內部形成沿雷射傳播方向的連續改性損傷軌跡（Denatured Zone）。改性區域的化學活性比周圍未損傷玻璃高出約100倍。

第二步——氫氟酸（HF）各向異性蝕刻：
     將雷射改性後的玻璃板浸入HF酸（或KOH鹼性蝕刻液）中。蝕刻液沿改性損傷軌跡以遠高於周圍玻璃的速度進行各向異性（Anisotropic）蝕刻，形成高深寬比的圓柱形通孔。由於未損傷區域蝕刻速率極低（蝕刻選擇比可達100:1以上），通孔側壁光滑、垂直度好（柱形度>98%）。

通過調控雷射功率、脈衝間隔和蝕刻時間，LIDE工藝可精確控制以下參數：

3.2 銅電鍍填充工藝——導電通路的形成

雷射蝕刻形成通孔後，需通過銅電鍍將空孔填充為導電柱，這是TGV工藝中技術難度最高的環節：

① 種子層沉積（Seed Layer Deposition）
   採用物理氣相沉積（PVD）在孔內側沉積雙層金屬膜：黏附層Ti（厚度約50nm）+ 導電種子層Cu（約200-300nm）。PVD的階梯覆蓋率（Step Coverage）是關鍵指標，需確保高深寬比孔底部的種子層連續性。

② 自底向上銅電鍍（Bottom-Up Copper Filling）
   這是TGV銅填充的核心難點。傳統等向電鍍會在孔口處優先沉積，導致孔口封口（Pinch-off）形成內部空洞（Void）。TGV工藝採用脈衝周期反向（PPR，Pulse Periodic Reverse）電流電鍍工藝，配合精確配比的三組分加入劑（抑製劑Suppressor + 加速劑Accelerator + 整平劑Leveler），使銅優先在孔底部高速沉積，向孔口方向逐層填充。

銅柱空洞率：<0.1%（X-ray CT檢驗）

銅柱填充均勻性：>99%（跨面板均勻性）

銅柱單孔電阻：約 0.5-3 mΩ（取決於孔徑和深度）

銅擴散控制：需沉積TaN/Ta擴散阻擋層，防止銅離子向玻璃擴散導致絕緣性下降

▌ 圖2：TGV vs TSV 技術性能對比（以TSV為基準=1.0）

3.4 玻璃材料的高頻電氣性能優勢

TGV性能優勢的物理根源在於玻璃的材料特性，最關鍵的是低相對介電常數（εr）：

關鍵結論：玻璃的εr約為矽的1/3至1/2，使得在相同物理尺寸的傳輸線結構中，TGV互連在高頻（>10GHz）下的插入損耗比TSV低40%，這對AI晶片HBM介面（HBM3e速度為9.6 Gbps/pin）和片間SerDes（112G/224G PAM4）的訊號完整性至關重要。

此外，玻璃沒有自由移動的載流子（不同於摻雜矽），不會產生額外的襯底感應損耗（Substrate-Induced Loss），訊號隔離性更優，特別適合射頻（RF）和毫米波（mmWave）應用場景。

取代有機載板——體量更大的結構性市場

4.1 ABF有機載板的三大結構性痛點

ABF（Ajinomoto Build-up Film，味之素累積薄膜）有機載板是當前FC-BGA封裝的主流基板材料，全球年市場規模約100億美元。然而，其物理特性在面向下一代AI封裝時暴露出無法迴避的結構性缺陷：

ABF有機載板向玻璃基板的替代是一個漸進但不可逆的過程，預計分三個階段推進：

第一階段（2026-2028）：高端AI GPU/TPU封裝基板率先匯入，市佔率<5%，但拉動的是最高價值量細分市場

第二階段（2029-2032）：HPC伺服器、CPO（Co-Packaged Optics光電共封裝）、5G毫米波模組跟進，市佔率達10-20%

第三階段（2033+）：消費級高端電子滲透，市佔率突破30%，屆時ABF載板在高端市場將基本邊緣化

玻璃基材：旭硝子（AGC）、康寧（Corning）、日本電氣硝子（NEG）是全球三大主要供應商。國內沃格光電深耕超薄玻璃多年，已完成向輝達送樣，是國產化突破的核心標的。

雷射鑽孔裝置：LIDE工藝對雷射裝置的精度要求極高，核心裝置供應商包括德國3D-Micromac（LIDE工藝發明者）、日本LPKF Laser Electronics。國產雷射裝置廠商目前仍處於追趕階段，是供應鏈的關鍵國產化缺口。

台積電CoPoS產線是全球最領先的面板級封裝工藝平台，同時日月光（ASE）、安靠（Amkor）、長電科技等主要OSAT廠商也在積極佈局面板級封裝能力。韓國三星和SK海力士也在玻璃基板封裝方向有大額投入，市場格局尚未固化。

黃仁勳站在台上，展示輝達最新的AI晶片。

台下一片沸騰。所有人都在盯著那塊晶片——它有多少電晶體，跑多快，能訓練多大的模型。

就在那塊晶片的下面，有一層薄薄的材料，正在悄悄接近它的物理極限。

晶片越做越大，它承受的壓力越來越高。高溫、翹曲、熱膨脹——它快撐不住了。

而當它撐不住的那一天，再強的晶片，也沒有用。

為瞭解決這個問題，行業被迫轉向三類全新材料。這些材料有個共同特點：太硬、太脆、太難加工，傳統工具根本碰不了。

全世界的目光，因此落在了一個冷門到離譜的行業身上。

AI正在一夜之間，帶火一個隱秘而暴利的全新剛需行業。

01. 晶片越來越大，封裝先撐不住了

輝達GP100時代：5顆整合晶片，4顆HBM記憶體，記憶體容量16GB。

到了GB100：10顆整合晶片，8顆HBM記憶體，記憶體容量192GB。

再到最新的Rubin Ultra：4顆超大GPU裸片，8顆最新HBM4e記憶體，記憶體容量直接衝到1TB。

晶片越做越大，封裝面積持續膨脹。

台積電CoWoS-L的封裝尺寸，已經從3.3倍光罩面積擴展到了5.5倍。下一步，要推到9.5倍甚至14倍。

光罩，是晶片製造裡刻圖案的那塊“印章”。封裝尺寸超過光罩，就意味著你要把好幾塊晶片拼在一起，塞進一個封裝裡。

你原本住60平米的公寓，現在要塞進200平米的東西。房子沒變大，家具翻了四倍。

台積電的主流封裝路線，分S、R、L三類。

CoWoS-R用有機中介層，大尺寸下翹曲控制不住，高溫一來有機材料就變形了。

CoWoS-S用純矽中介層，性能最好，但成本最高，而且受光罩尺寸限制，做不大。

CoWoS-L是當前大尺寸封裝的主力，但也在逼近物理極限——單顆AI晶片功耗已經突破1700W，傳統有機載板的熱膨脹係數跟矽晶片不匹配，高溫下翹曲加劇，焊點開裂。

你把樓層越蓋越高，地基卻是軟的。

更要命的是，連“地基的原材料”都快斷貨了。

日本日東紡有一種特種低介電玻璃布，叫T-Glass，佔全球90%的產能。年產能1000萬米，但全球需求已經到了1850萬米——缺口整整50%。

不是想不想升級的問題，是舊路線連供給都撐不住了。

一條叫CoPoS——把封裝載體從圓形矽晶圓換成方形玻璃面板。面積利用率從65%飆升到95%，單面板產能翻4倍。

台積電董事長魏哲家在2026年6月的股東會上親自確認：CoPoS試產線已建成，2028年嘉義廠量產。

另一條叫CoWoP——去掉ABF封裝基板，矽中介層直接鍵合到高密度PCB上，封裝成本降低30%-50%。目前仍在驗證階段。

無論走那條路，算力的重心都在向全新的物理材料轉移。

02. 三類新材料，個個“硬到碰不得”

先進封裝的新路線，引入了三類關鍵材料。

它們不是互相替代，而是各自守住一條防線。

玻璃基板的表面平整度，小於1奈米——比有機基板光滑5000倍。

訊號損耗比有機低10倍，訊號速率提升3.5倍。

你訓練AI模型，動輒幾千塊GPU平行工作。每一點訊號損耗，都會被放大成巨大的效率損失。玻璃基板，就是讓訊號跑得更快、跑得更準。

但玻璃基板有一個最難的工序——

要在上面打出幾萬到上百萬個極細的垂直通孔，學名叫TGV（玻璃通孔），讓訊號從這一層穿到那一層。

每一個孔都必須完美。一個微裂紋，整板報廢。

莫氏硬度超過7級。跟紅寶石差不多。

這是M9級PCB引入的新原料——高純石英玻纖Q-glass的硬度。

你拿鑽頭去鑽寶石試試？傳統機械鑽針的壽命，驟降至普通材料的1/5。

為什麼要引入這麼難加工的東西？因為當資料傳輸速度衝到1.6Tbps以上，傳統PCB材料扛不住了——損耗太大，訊號到不了。

傳統有機材料導熱係數：1W/mK。

下一代AI超算功耗動輒上千瓦，金屬基板就是給它“滅火”的。但莫氏硬度同樣7到9，一樣碰不得。

你看，三類材料，三條防線，一個共同的問題——

03. 那把“唯一的手術刀”傳統工具，全部失效

M9級PCB上鑽孔——成本翻五倍，精度失控。

那換雷射呢？普通雷射是熱加工——高能雷射打上去，周圍材料被高溫燒蝕。對玻璃，微裂紋嚴重。對M9，樹脂碳化、銅層短路。對金屬，熱影響區導致結構劣化。

不是超快雷射“更好”。是沒有它，根本做不了。

超快雷射的核心原理，一句話說透——

不是功率更大，而是時間極短。

皮秒，是一兆分之一秒。飛秒，是一千兆分之一秒。

脈衝短到什麼程度？材料還沒來得及把熱量往外擴散，雷射已經把目標部位去掉了。周圍什麼事沒有。

傳統雷射，是拿錘子修手錶——力大了表碎，力小了沒反應。

超快雷射，是拿手術刀做微創——切口極小，周圍組織完好無損。

這就是“冷加工”。不產生熱損傷的手術刀。

還記得02章節裡那個玻璃通孔嗎？確保玻璃不產生熱應力裂紋。深徑比要求50：1甚至100：1。

什麼概念？相當於在一棟樓的厚度上打一個硬幣大小的孔，而且孔壁必須垂直光滑。

晶片封裝面積，決定了AI算力的天花板。

台積電目前的CoWoS封裝，矽中介層面積最多做到9.5倍光罩。但輝達、Google、AMD需要更大，2028-2029年要14倍光罩。

矽片已經撐不住了。台積電的答案是一個新名字：CoPoS。

不是繼續用矽，而是把中介層從圓形矽片換成方形玻璃基板。

封裝面積從5.5倍光罩一路拉到14倍。從矽到玻璃，AI晶片的"地基"正在換材料。

你以為這只是封裝技術的迭代？

錯了。這是整個AI晶片產業鏈的底層架構升級。

一塊玻璃，決定了下一代AI晶片能做多大、跑多快、功耗多低。

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矽中介層有兩個硬傷：面積受限、訊號損耗高。

CoWoS的矽中介層受光罩拼接限制，面積很難做大。當晶片需要整合更多HBM和邏輯die時，矽中介層就成了瓶頸。

TGV（玻璃通孔）深寬比可達50:1，而矽的TSV只有10:1。

這意味著玻璃基板上能做出更細更密的通孔，互聯密度高出數倍。

訊號傳輸上，玻璃的介電損耗遠低於矽，高頻訊號傳輸更完整。

CTE（熱膨脹係數）與矽基本匹配，受熱不易翹曲。

更大、更快、更穩，玻璃不是矽的平替，是升維。

再看一個關鍵指標：TGV通孔密度。TSV的深寬比只有10:1，而TGV能做到50:1。通孔更細更密，互聯性能空間更大。

玻璃基板的TGV通孔密度高出矽中介層數倍，這意味著同樣的晶片面積上可以承載更多I/O連接。不是多一點點，是指數級的差異。

玻璃材料做中介層/載板的核心優勢，更大尺寸、低訊號損耗以及CTE匹配

台積電的路線圖：2026中試線，2028量產

台積電4月22日在聖何塞論壇正式披露了CoPoS路線圖。

2026年6月，台南嘉義的首條CoPoS試點產線將建成。2028年，大規模量產啟動。

這不是紙上談兵。蘋果內部已經開始測試三星提供的玻璃基板用於AI封裝。三星電機已正式向蘋果交付玻璃基板樣品。

全球最大消費電子公司和最大儲存器公司，都已經入場。

不止台積電，整個產業鏈都在押注

SK集團旗下SKC宣佈發行1173萬股新股，籌集1.17兆韓元（約53億元人民幣），其中一半以上投向其子公司Absolix，用於玻璃基板量產。

英特爾更早一步，2026年初已推出玻璃載板的EMIB封裝樣品，採用800微米玻璃基板加2顆EMIB bridge。

Intel已經在用，SK在砸錢，台積電在追。

玻璃基板的應用場景不只是替代CoWoS的中介層。

在CPO光互聯領域，玻璃基板的低訊號損耗和高透光率讓它成為理想的光電共封載體。

一塊玻璃，同時承載電訊號和光訊號，這才是真正的"光電一體"。

Intel在26年初已推出玻璃載板封裝產品

玻璃基板在CPO上同樣具有應用空間

來源：Bruce C. Chou (Georgia Institute of Technology)

CoPoS工藝的核心環節是TGV（玻璃通孔），在玻璃基板上鑽出微米級的通孔，再填充銅，實現上下電氣互連。

玻璃是脆性材料，傳統機械鑽孔和干法刻蝕都難以保證孔壁質量。業界採用超短脈衝雷射，皮秒或飛秒級的雷射脈衝，熱影響區小於1微米，避免玻璃產生微裂紋。

通孔金屬化同樣複雜。先濺射50-200奈米厚的種子層，再通過面板級水平電鍍填銅，最後CMP拋光。

每一個步驟都是精度和良率的博弈。

國內已有雷射裝置廠商完成了TGV裝置的出貨，覆蓋晶圓級和面板級玻璃基板通孔加工。雖然和國際供應商還有差距，但方向已經打通。

市場空間：不止CoWoS替代，還有FOPLP和CPO

玻璃基板的應用空間不止是替代CoWoS的中介層。

據報導，多家OSAT廠已具備面板級扇出封裝（FOPLP）的量產能力。

FOPLP用方形面板替代圓形晶圓，材料利用率從85%提到95%以上，成本優勢明顯。而玻璃基板正是FOPLP的理想載體。

玻璃在可見光到紅外的寬光譜範圍內具有高透射率，通過離子交換工藝可在基板內部直接製備低損耗的光波導，傳輸損耗低至0.05-0.1 dB/cm。

一塊玻璃同時承載電訊號和光訊號，這才是真正的光電一體化。

從AI晶片的中介層，到射頻封裝的FOPLP，再到CPO的光電互連——玻璃基板的落地場景遠不止一個。

FOPLP預計將率先落地，多家OSAT廠已具備量產能力

玻璃基板封裝是一個全新的產業鏈。

從TGV鑽孔、種子層濺射、電鍍填充到CMP、AOI檢測，每一個環節都需要專用裝置。

在這個新賽道上，國內外玩家基本處於同一起跑線。

國內已有廠商在TGV雷射裝置、PVD濺射、面板電鍍等環節完成了佈局，部分裝置已實現出貨。

5月28日，無錫即將舉辦CSPT x ITGV 2026半導體封裝測試暨玻璃基板生態展。國產CoWoS量產啟幕、玻璃基板生態加速建構。

這不是一個"將來可能有機會"的市場。

台積電的中試線6月就建成，蘋果已在測試樣品，SK海力士已經砸下53億。

窗口已經開了，就看誰跑得快。

圖：玻璃基板產業鏈主要參與者（不完全統計）

CoPoS衝擊CoWoS，不是替代，是升維。一塊玻璃，正在改寫AI晶片的封裝格局。

TGV裝置、RDL光刻、AOI檢測，CoPoS產業鏈三個核心環節，你覺得國產那個最先跑通？  (全網行業報告庫)

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