半導體封裝新賽道:TGV與玻璃基板的產業化拐點

AI大模型、高性能計算(HPC)等技術的迅猛發展,正推動先進封裝向更大尺寸、更高互連密度和更低功耗方向演進。傳統ABF有機基板在大尺寸封裝中逐漸暴露出翹曲、訊號損耗和布線密度等瓶頸,而玻璃基板憑藉其優異的尺寸穩定性、低介電損耗和高平整度等特性,成為了下一代先進封裝的重要候選材料,備受業界關注。

全球廠商紛紛佈局,玻璃基板優勢顯著

目前,Intel、台積電、三星電機以及SKC旗下Absolics等國際廠商均已在玻璃基板領域展開佈局。Intel於2023年正式發佈玻璃基板技術,並計畫在本十年後半段將其匯入先進封裝。台積電則圍繞CoPoS(Chip on Panel on Substrate)推進面板級封裝路線,產業界預計其試驗線將在 2026 年前後完成建設,2028-2029年有望實現量產。

與傳統ABF基板相比,玻璃基板具有諸多優勢。其熱膨脹係數更接近矽,能有效降低封裝翹曲;介電損耗低,適合高速訊號傳輸;平整度高,可實現更細線路和更高I/O密度;而且具備面板級製造潛力,有望降低封裝成本。這些優勢使得玻璃基板有望率先應用於AI GPU、HPC、HBM、Chiplet以及光電共封裝(CPO)等高端領域。

CoPoS與TGV:玻璃基板量產的核心技術

玻璃基板產業化的關鍵在於CoPoS和TGV兩大技術。CoPoS可看作是CoWoS 向面板級封裝的延伸,它利用更大尺寸的玻璃面板承載更多計算晶片和HBM,能提升封裝面積利用率和系統整合能力。隨著AI晶片尺寸不斷增大,先進封裝的瓶頸逐漸從晶圓製造轉向封裝面積和互連能力,CoPoS因此被視為下一代先進封裝的重要發展方向。

TGV(Through Glass Via,玻璃通孔)是玻璃基板實現垂直互連的核心技術,其工藝複雜,包括雷射成孔、孔壁處理等多個環節。當前,TGV技術的難點主要集中在高深寬比微孔加工、裂紋控制等方面。業內普遍認為,誰能率先實現高良率TGV量產,誰就能在玻璃基板產業化過程中佔據領先優勢。TGV不僅是玻璃基板的核心工藝,也將成為未來先進封裝產業鏈中重要的增量環節。

產業化進入關鍵窗口期

從產業發展處理程序來看,玻璃基板目前正處於從技術驗證向商業化匯入的過渡階段。2026-2027年是全球產業鏈集中驗證的重要時期,台積電推進CoPoS試驗線建設,京東方完成玻璃基封裝載板試驗線通線,三星電機和住友化學等也在推進量產規劃,這些都表明產業鏈正在加速向商業化邁進。

不過,此階段的重點仍是樣品送測、客戶認證等工作,全面量產尚未到來。對於相關企業而言,能否通過頭部客戶認證並實現穩定出貨,將是決定未來競爭格局的關鍵。根據TrendForce、SEMI等機構預測,2023-2025年是技術驗證期,2026-2027年進入試產和客戶認證階段,2028-2029年將在AI和HPC領域逐步放量,2030年後有望進入規模滲透階段。因此,2028年前後被廣泛認為是玻璃基板產業化的重要拐點。

AI驅動,玻璃基板應用場景廣闊

AI GPU和高性能計算晶片是玻璃基板最大的潛在需求來源。隨著單顆晶片整合更多計算單元和高速I/O介面,對封裝平台的要求日益提高,玻璃基板有望成為下一代AI晶片的重要載體。

HBM和Chiplet也是玻璃基板發展的重要驅動力。HBM4及後續產品對頻寬和互連密度要求更高,玻璃基板結合TGV技術可提供高密度垂直互連結構,為異構整合創造條件。此外,光電共封裝(CPO)和高速光模組也是玻璃基板的重要應用方向。隨著800G向1.6T乃至3.2T升級,玻璃基板在低損耗和高密度布線方面的優勢愈發明顯。未來,在6G射頻、MEMS感測器等領域,玻璃基板同樣具有廣闊的發展空間。

全球競爭格局初顯,市場空間值得期待

目前,全球玻璃基板產業已形成美國、日本韓國、中國大陸和台灣四大陣營共同發展的格局。美國以Intel、Corning和Absolics為代表,掌握著先進封裝生態和玻璃材料技術;日韓企業依託材料、裝置和精密製造優勢積極佈局;台灣由台積電主導CoPoS路線;中國大陸則依託顯示面板產業基礎切入玻璃基板賽道,京東方等企業已完成試驗線建設並開展客戶驗證。

市場研究機構普遍看好玻璃基板行業的長期成長空間。Global Info Research 預計全球TGV基板市場規模將從2023年的約9400萬美元增長至2030年的 4.36億美元,年複合增長率超過24%。SEMI認為,AI、高性能計算等將成為未來十餘年玻璃基板市場的核心增長動力。

玻璃基板與TGV技術是先進封裝的重要發展方向,其發展得益於AI算力、HBM、Chiplet和CPO等需求的持續增長。當前,行業雖仍處於量產前夜,但產業化路徑已逐漸清晰。2026-2027年是驗證與匯入階段,2028-2029年有望迎來商業化拐點。長期來看,玻璃基板不僅是先進封裝升級的重要路線,更有望成為未來十年半導體產業最具成長性的細分賽道之一。 (AIXCC科技圈)