AI算力的盡頭,竟然是一塊玻璃

最近的網速已經快要趕不上科技行業變化的速度了。

AI火,能理解,說算力很缺,也可以理解,然後記憶體不夠了,能源不夠了,通訊頻寬不夠了,感覺AI產業鏈上的每個環節最近都在挨個成為短板和熱點,散戶們也在一輪又一輪地對著行情研究前沿技術。

最近又看到一件事:京東方和康寧簽了合作備忘錄,說要一起造玻璃,還說是給晶片封裝用的,叫玻璃基板。


等一下。京東方我認識,做面板的,康寧我也認識,做玻璃的。兩家合在一起造玻璃我能理解,怎麼又跟晶片扯上了?

研究了一下,幹這事兒的人還不少,輝達、英特爾、三星、台積電,叫得上名字的基本全在,兆市值的巨頭帶著一幫千百億的公司說要一起造玻璃,給晶片做封裝,不然又要成瓶頸了。

然後再一看,發現它們要顛覆的對象,是味之素,就是那個做味精的日本公司。

全世界最前沿的科技公司,聲勢浩大說要搞大事,核心訴求是覺得一個味精公司做的東西不夠用了,要自己造玻璃。

這裡面的故事值得盤一盤。

01 老搭檔再度聯手

對於京東方和康寧合作這件事情本身,市場的興奮度有目共睹,這條消息出來的第二天,不只是京東方自己的股價劇烈波動,整個玻璃基板相關類股都跟著拉了一輪。後來京東方自己還發了風險提示公告,說這只是合作意向,新業務還沒量產,別太激動。

但外界的反應不是沒有原因的,這兩家公司做的主要是To B的業務,不太面向消費者,大多數人對它們沒有太直觀的感受,但在玻璃基板這件事上,這兩家各自的底子其實都是有說法的。

首先是康寧,大多數人知道康寧,可能是因為手機上的大猩猩玻璃,但這家公司的底子比手機蓋板玻璃厚得多。

康寧創立170多年了,它一輩子幹的事情可以總結為:用玻璃科學解決世界上最難的材料問題。它最重要的一個發明,是低損耗光纖,康寧做出了能讓光訊號在玻璃絲裡低損耗地長距離傳輸的光纖,沒有這根光纖,就不會有後來的網際網路和全球通訊網路,整個資訊時代的基礎設施,有一層是建在康寧的玻璃上面的。

在顯示領域,康寧也是全球面板基板玻璃的絕對老大,市佔率超過一半,並且,兩家合作二十多年了,京東方最大的玻璃供應商就是康寧。

有意思的是,就在跟京東方簽約的兩周前,康寧剛跟輝達簽了另一份重磅合作,把美國光連接製造產能擴大10倍,光纖產能擴大50%以上,全部用來給AI資料中心造光通訊基礎設施。這也解釋了為什麼市場會出現各種傳聞,搞得京東方需要出面澄清:與輝達暫未開展業務合作。

再說京東方。京東方做面板做了三十年,到2024年,全球面板出貨量在電視、顯示器、平板、筆電和手機五大終端全部排名第一。這麼多年走下來,它攢下的核心能力可以大致分為:半導體顯示技術、玻璃基加工、大規模整合製造。

做面板的本質,就是在大面積玻璃上做半導體級的精密加工——清洗、光刻、鍍膜、蝕刻、布線——這些工藝跟晶片封裝需要的底層能力,有相通之處。

京東方顯然很早就意識到了這一點。2018年,公司悄悄成立了感測部門,開始往半導體方向探索,外界幾乎沒注意到。更耐人尋味的是,京東方多年來一直在秘密運行一條6/8吋相容感測中試線,投了幾個億元,專門支撐矽MEMS感測器和玻璃基無源器件等的開發。

到了2024年,京東方決定攤牌,當年,京東方董事長陳炎順正式提出"第N曲線"升維戰略。核心邏輯就一句話:不是什麼熱就追什麼,而是從京東方自己的三個看家能力出發,往先進封裝、鈣鈦礦太陽能這些新賽道延伸。同一場大會上,京東方展出了面向半導體封裝的玻璃基面板級封裝載板,被也被稱為中國大陸第一家從顯示領域切入半導體封裝的企業。

同年,京東方投了9.93億元建設玻璃基封裝載板試驗線,關鍵技術實現突破,向部分國內客戶交付了板級樣品。據行業媒體報導,2025年北京亦莊項目已進入裝置搬入和安裝階段,按當時的路線圖目標,2027年形成量產能力,2029年再上一個台階。

注意,首批產能瞄準的是顯示驅動晶片,不是一上來就做CPU和GPU,而是從自己最熟的領域切入,一步步往上走。有家晶片裝置供應商在接受日經採訪時說了句話:很多面板廠都想切入半導體,但京東方成功機率最高,因為它資源夠多,技術推進夠主動。

一家做了三十年面板的公司,正在把底層能力往晶片封裝的新方向上遷移,170年的老搭檔康寧陪它一起走,錢投了,路線圖畫了,只是量產還沒到。

不過,玻璃基封裝這件事情,肯定是有搞頭的,我們先來理解這件事在整個半導體領域的意義,或者說,晶片封裝的基板材料,怎麼就到了非換不可的地步。

02 塑料撐了近三十年,AI來了就不行了

首先說,晶片這東西,造出來之後不能裸著用。它需要一個底座,把晶片固定住,把訊號接出來,把熱散出去。這個底座就是基板,你可以理解為晶片的地基,也是晶片和外面世界溝通的橋。


基板材料這些年換過好幾代。上世紀70年代用引線框架,90年代換成陶瓷,再往後就是現在主流的有機材料,也就是塑料。

90年代那次換代,英特爾是主要推手,帶著行業從陶瓷轉向了有機材料,然後一家做味精的日本公司出場了。

味之素,Ajinomoto,你大概在超市調料區見這個品牌的產品,這家公司的主業確實是做味精和氨基酸,但它在氨基酸化學上積累了幾十年的技術,後來把這些技術嫁接到了電子材料領域,做出了一種叫ABF的絕緣薄膜,Ajinomoto Build-up Film。

1999年,ABF被一家主要半導體廠商採用,此後二十多年,全球幾乎所有高端CPU的基板都用它做絕緣層。英特爾的、AMD的、輝達的,你用的電腦和手機裡的晶片,大機率都躺在味之素做的薄膜上面。

圖|ABF


一家味精公司,在晶片封裝領域悶聲做了二十多年關鍵供應商,它的地位有多深,你從產品名字就能感受到:ABF的全稱裡直接嵌著Ajinomoto,味之素的名字,在這個行業裡基板絕緣膜幾乎就等於ABF,ABF就等於味之素。你永遠想不到產業鏈最深處藏著什麼公司。

但問題來了,有機基板,也就是塑料基板,有三個繞不過去的物理問題,以前晶片沒那麼大、功率沒那麼高,問題都不算致命,湊合能用,但AI晶片來了之後,問題被同時放大到了極限。

熱了會翹。塑料和矽晶片的熱膨脹係數差距很大。通俗說就是,溫度一高,塑料膨脹得快,矽晶片膨脹得慢,兩個東西變形不同步,基板就會彎起來。以前晶片小、功率低,翹一點無所謂,但AI晶片越做越大,功率逼近千瓦級,封裝面積也在急劇擴大。基板一彎,連接晶片和基板的那些微小焊點就會被拉裂,整個晶片直接報廢。

訊號傳不好。塑料不是好的絕緣體,高頻訊號穿過去會損耗、會失真,AI晶片需要處理的資料量是以前的幾個數量級,晶片之間需要傳的資料越來越多、頻率越來越高,對訊號質量的要求已經高到塑料跟不上了。

線路做不細。塑料表面粗糙,在上面畫電路就像在砂紙上畫工筆畫,精度有上限,AI晶片需要把更多的晶片塞進同一個封裝裡,晶片之間的連線越來越密,塑料基板能提供的精度已經不夠用了。

塑料不是不好,它撐了近三十年確實能打,但這一波AI算力需求的爆發式增長,不只是逼著晶片本身在進化,伺服器散熱方案、冷源供應、晶片間的高速通訊,產業鏈上一個接一個的環節都被推到了原有方案的極限,不得不去工具箱裡翻找新的辦法。基板材料也不例外,而行業翻出來的答案,是玻璃。

03 為什麼偏偏是玻璃

先說清楚一件事:玻璃基板不是把晶片直接放在一塊玻璃窗上,它是把基板的核心材料從塑料換成了特種玻璃,也就是高純度的硼矽酸鹽玻璃、熔融石英之類的材料,雜質含量嚴格控制,專門為半導體封裝設計,然後在這塊玻璃上打孔、填銅、布線,實現上下層之間的電路連接。以前是在塑料上蓋樓,現在要在玻璃上蓋樓,樓的結構沒變,變的是地基的材料。

換上玻璃之後,剛才說的塑料基板的三個毛病,差不多從材料性質本身就直接解決了。

不翹了。玻璃的熱膨脹係數可以調到跟矽晶片幾乎一樣,溫度再高,玻璃和矽晶片也一起膨脹、一起收縮,不會出現一個彎了另一個沒彎的情況,翹曲問題大幅緩解。

訊號好了。玻璃是天然的絕緣體,高頻訊號穿過去損耗極低,跟塑料比,訊號傳輸質量好了不是一點半點。

線路能做更細了。玻璃的表面極其平整光滑,粗糙度可以控制在奈米級,可以直接上光刻等晶片級的加工工藝來布線,精度做到塑料基板的十倍水平。

還有一個隱藏的加分項:玻璃是透明的,這意味著未來可以直接在基板裡整合光波導,讓晶片之間不再用電訊號傳資料而是用光。這個技術叫CPO,共封裝光學,被認為是下一代資料中心的核心技術之一,傳統有機基板很難實現這一點,玻璃天然有這個潛力。

塑料的三個毛病換成玻璃都得到了明顯改善,還送了一個光通訊的彩蛋,玻璃簡直就是為AI晶片封裝量身定做的。

但如果玻璃真的這麼好,為什麼到現在才開始搞?

因為從材料好用到工廠能造,中間隔著巨大的工程鴻溝。

第一個問題,太脆了。這是最直覺的問題,也是最難解決的,半導體產線上到處是傳送帶和機械臂,玻璃面板的邊緣只要碰到任何金屬表面,都可能產生裂紋甚至直接碎掉。英特爾在這件事上研究了十多年,積累了600多項相關發明,很大一部分精力就花在怎麼在產線上搬運和加工玻璃而不把它搞碎。

第二個問題,打孔極難。 基板需要在上下層之間做電路連接,這就要在玻璃上鑽通孔。這個技術叫TGV,玻璃通孔。要在一塊易碎的玻璃上鑽數萬個直徑只有幾十微米的微孔,孔密度極高,只要有一個孔的位置偏了、內壁出現了微裂紋、或者裡面有殘渣沒清乾淨,整塊基板就報廢了。傳統的機械鑽孔根本用不了,現在主流的辦法是用特殊波長的雷射照射玻璃,讓它發生結構變化,再用化學溶液把變化過的部分精確溶解掉,等於是"化學腐蝕"出來的孔。

第三個問題,銅粘不住。 孔鑽完之後,要往裡面灌銅做導線。但玻璃表面太光滑了,跟銅之間的附著力很差,鍍上去的銅容易脫落,跟塑料不一樣,玻璃不是那種表面容易掛住東西的材料,要讓銅牢牢粘在玻璃上,需要專門的介面處理技術。

這三個工程問題疊在一起,導致了一個結果:目前玻璃基板的良率大概在75%到85%之間,而傳統塑料基板已經做到了90%到95%。

聽起來差距不大,但在半導體行業,良率每差一個百分點,成本結構就會發生顯著變化。目前玻璃基板的製造成本大約是塑料基板的兩到三倍,只有把良率推過90%這個門檻,玻璃基板才有真正的經濟性。

換個材料聽起來簡單,但從實驗室裡做出來到工廠裡賣出去,這件事的難度遠超想像。

04 兆巨頭帶著一群小弟,組團造玻璃

所以我們就看到了現在這樣一個場面:幾家兆市值的巨頭,各自拉著一幫千億的、百億的公司,組成了好幾個"戰隊",目標就一個:造玻璃。英特爾拉著安靠,三星拉著住友化學,京東方拉著康寧,台積電自己悶頭干。搞晶片的、做面板的、賣味精的、煉化工的,全攪在一起了。你很難想像一個行業的畫面能這麼混亂又這麼認真。


這裡面最有戲的一條線,是英特爾和三星。

英特爾是玻璃基板最早的探路者,十年前就開始研究了,前前後後積累了600多項相關發明。2023年,英特爾高調發佈了業界首個玻璃基板方案,宣佈要在2026到2030年推出搭載這項技術的產品。那陣子英特爾的姿態很高調,覺得自己在這條賽道上至少領先三到五年。

英特爾前兩年日子不太好過,要收縮戰線聚焦核心業務。2025年,玻璃基板團隊的核心推動者段罡,英特爾前首席工程師,被業界稱為玻璃基板技術的開創者,還拿過2024年度發明家的頭銜,在英特爾幹了十七年半之後離職,轉頭就加入了三星電機。這位段罡在英特爾的宣傳片裡說過一句話:"我們相信,未來的人工智慧系統將建構在超大尺寸玻璃基板上。"現在這句話還在,說的人已經轉會了。

三星這邊拿到人之後動作極快,三星電子、三星電機、三星顯示三家公司組成聯合研發陣線,然後三星電機又拉上了日本住友化學成立合資企業,專門生產玻璃基板的核心材料,計畫2027年之後量產。

英特爾種了十年的樹,三星直接連人帶果子一起摘走了。

其他人也沒閒著。SK集團旗下的Absolics在美國喬治亞州建了工廠,拿到了美國政府CHIPS法案的資助,年底可能成為全球第一個真正實現玻璃基板商業量產的公司。韓國一家叫JNTC的公司已經建完了專用工廠,進入定製樣品提供階段。2026年,業內管這一年叫玻璃基板的"量產驗證元年",是真的要出貨了。

然後就是開頭說的京東方,正在和老合作夥伴康寧一起推進玻璃基板和光互連業務,但坦率說,離真正的大規模量產還有一段距離。不過京東方做面板出身,處理大面積玻璃本來就是它的看家本事,這個能力要遷移過來,邏輯上說得通。

所以回頭看,這段時間玻璃基板火起來也不是沒有道理的,不是某一家公司在畫餅,是全球晶片產業鏈上的主要玩家確實都在往同一個方向押注。

這場競賽真正的勝負手不在誰聲量大,而在誰先把良率從85%推到90%以上,誰先把成本做到跟塑料基板持平。

我們又看到了一個熟悉的劇本:近三十年前,一家做味精的公司用一層薄膜改變了晶片封裝,行業優勢一拿就是二十多年。現在玻璃正在接棒,整個行業都期望它能把AI的需求推到更加極致的地方。有時候一個材料就能卡住整條產業鏈,反過來說,產業鏈的每一次升級,也就是這樣一點一點往前推出來的。 (酷玩實驗室)