誰在帶領半導體“超級玻璃”打破美日壟斷

AI晶片徹底帶火了玻璃新材料。

玻璃基板是新型顯示、半導體先進封裝、光通訊光電模組領域不可或缺的核心基礎電子材料,被稱作電子產業的“工業基石”。隨著AI算力需求的爆發,傳統封裝材料正逼近物理極限。作為下一代先進封裝的關鍵底座,TGV玻璃基板成為全球半導體行業巨頭爭相佈局押注的賽道。

AI晶片封裝邁向“玻璃時代”,面對目前玻璃基板高端市場完全由美日頭部企業把控的局面,2026年3月正式印發的《“十五五”新材料產業發展專項規劃》,明確要求到2030年高端半導體封裝玻璃基板實現小批次自主供貨,打破美日企業長期壟斷格局。以中國建材集團旗下凱盛科技、北京市國企京東方、藍思科技為代表的央企國企及民企正在同步推進技術攻堅。

01

玻璃成AI晶片

封裝最優選

玻璃基板主要分為顯示用無鹼玻璃基板、半導體TGV玻璃通孔基板、超薄柔性UTG玻璃基板,其特性包括具有奈米級表面平整度、低熱膨脹係數、高絕緣性、低高頻介電損耗、耐高溫形變等。

隨著大模型參數向兆級演進,AI晶片面積不斷變大、熱量變高,傳統矽基板封裝材料極易變形。半導體TGV玻璃通孔基板,憑藉低損耗、抗翹曲,支援大尺寸面板級生產,以及成本遠低於傳統矽基板等多種優勢,成為AI晶片封裝的最優選擇。

有行業內人士這樣比喻,傳統的矽基板就像是一座平面的城市,電晶體越密集,訊號越容易擁堵,發熱也就越嚴重。TGV玻璃基板,像是在這座城市裡建起摩天大樓。通過在玻璃上鑽出數百萬個微米級通孔填充金屬,晶片上下層得以垂直互聯,大幅縮簡訊號傳輸距離,成倍提升互聯密度。

基於上述優異性能,目前全球半導體行業巨頭紛紛佈局押注玻璃基板賽道,2026年也被全球半導體產業鏈一致認定為玻璃基板商業化量產元年,英特爾、台積電、三星同步落地試驗產線與批次驗證方案,行業正式從研發匯入階段進入規模化產業化落地周期,形成傳統顯示基本盤托底、半導體封裝增量爆發的雙增長格局。

其中,台積電6月正式對外發佈CoWoS玻璃基板升級CoPoS方案,建成試驗產線,規劃2027年小批次試產、2028至2029年大規模量產;英特爾推出搭載玻璃基板的Xeon6商用處理器,印度33億美元玻璃基板工廠預計2026年三季度投產;三星電機完成玻璃基板迷你產線搭建,鎖定2027年量產計畫。

從全球市場規模看,2025年全球玻璃基板市場規模達到120億美元,其中顯示類玻璃基板佔比85%,半導體封裝玻璃基板佔比15%,多家機構預測,2026至2030年全球玻璃基板行業年複合增長率將維持在15%以上,到2030年全球玻璃基板市場規模將突破250億美元,半導體封裝玻璃基板增速超40%,成為增長彈性最強的細分領域。AI晶片封裝已經邁向“玻璃時代”。

02

國家號令

打破美日壟斷

如上述行業內人士所說,在玻璃上“蓋樓”難度極高。玻璃脆硬,一旦配方、純度或熱穩定性方面出現微小瑕疵,都會影響後續加工效果。

因此玻璃基板長期被寡頭壟斷,美國康寧、日本旭硝子、日本電氣硝子三家企業合計佔據全球顯示玻璃基板88%市場份額,其中康寧一家市佔率達到51%—54%,在G10.5及以上超高世代基板領域市佔率突破70%;半導體封裝玻璃基板市場康寧與旭硝子合計掌控68.4%原材料供應,康寧在輝達HBM配套封裝基板領域市佔率超70%,高端市場定價權完全由美日頭部企業把控。

國內市場,2025年中國玻璃基板行業總產值達到1320億元人民幣,近五年複合增長率15.3%,全國總產能突破4.8億平方米,G8.5及以上高世代產能佔比67%,國產化率整體提升至42%,但G10.5代及以上超高世代基板、高端半導體TGV玻璃基板國產化率不足12%,關鍵材料與核心裝置仍存在明顯“卡脖子”短板。技術壁壘最高的G10.5、G11代超高世代基板,是當前國產替代最核心的攻堅短板。

為盡快打破美日壟斷,國家層面首先制定頂層設計攻堅“卡脖子”技術,全鏈條扶持高端玻璃基板加速國產替代。

進入“十五五”規劃開局階段,玻璃基板被國家納入關鍵戰略新材料攻堅清單,圍繞高世代顯示玻璃、TGV半導體玻璃基板、超薄UTG柔性玻璃三大短板品類出台定向扶持政策,推動產業自主可控處理程序提速。

2026年3月正式印發的《“十五五”新材料產業發展專項規劃》,直接將半導體TGV玻璃通孔基板、G10.5代超高世代無鹼玻璃基板、折疊屏UTG超薄柔性玻璃列入重點“卡脖子”材料攻關目錄,同步將玻璃基板上游高純粉料、TGV超快雷射打孔裝置納入國產替代專項扶持清單,明確要求到2030年高世代顯示玻璃基板整體國產化率突破60%,高端半導體封裝玻璃基板實現小批次自主供貨,打破美日企業長期壟斷格局。

工業和資訊化部配套出台《基礎電子材料高品質發展行動計畫》《顯示面板產業高品質發展行動計畫》,提出引導京東方、TCL華星等本土面板龍頭優先匯入國產玻璃基板產品,設定下游採購國產化考核指標,2025年京東方G8.5代基板國產採購比例提升至43%,TCL華星國產採購比例達到37%,意在通過下游應用倒逼上游材料技術迭代升級。

資本層面,“十四五”周期內,國家積體電路產業投資基金二期、製造業轉型升級基金累計向玻璃基板上下游投入超320億元,其中2023至2025年專項用於高世代產線建設、UTG技術中試驗證資金規模147億元,撬動社會配套資本投入超600億元,為企業長期研發投入提供資金保障。

目前,全國已有安徽、陝西、四川、河北等23個省市將玻璃基板納入本地新材料重點發展規劃,並打造了合肥、咸陽、成都、石家莊四大玻璃基板產業集聚帶,高端玻璃基板創新方陣已搭建起來。

03

合力攻關

“卡脖子”技術

聚焦高端玻璃基板產業鏈不同環節,以中國建材集團旗下凱盛科技、北京市國企京東方、藍思科技為代表的央企國企及民企也在同步加速技術攻堅。

據瞭解,上游是玻璃基板產業鏈的主要“卡脖子”環節,涵蓋玻璃原片、TGV雷射裝置、光刻/電鍍裝置、配套化學品、檢測裝置等細分領域,也是國產替代的核心陣地。其中,玻璃原片的品質直接決定基板性能,海外龍頭長期佔據高端市場。國內企業近年來快速追趕,部分企業已打通全流程技術,TGV雷射等核心工藝裝置是玻璃基板量產的核心支撐,TGV打孔、金屬化鍍銅、精密光刻等核心裝置需求快速釋放。

目前,中國建材集團旗下凱盛科技是國內唯一打通玻璃基板“原片—加工—鍍銅”全產業鏈的企業,凱盛科技掌握高純石英原料、TGV打孔、金屬化鍍銅等核心技術,產品已進入頭部客戶供應鏈,技術壁壘深厚。

凱勝科技所屬中建材玻璃新材料研究總院高世代資訊顯示玻璃基板生產線負責人說,該產線生產的顯示玻璃基板,與當下備受關注的AI晶片封裝玻璃基板,在底層工藝上高度同源,都對表面平整度、熱穩定性和缺陷率有著極致要求,這條產線積累的核心技術,能夠為未來半導體封裝玻璃基板的國產化打下紮實基礎。

大尺寸30微米柔性玻璃、相當於6個50英吋電視大小的玻璃基板、能夠發電的透明薄膜發電玻璃、先進封裝晶片玻璃基板,中建材玻璃新材料研究總院自主研發的一系列“超級玻璃”不斷打破創新邊界。

中國工程院院士,原中建材玻璃新材料研究總院黨委書記、院長彭壽近期在接受《企業觀察報》採訪時說,基於在玻璃領域的深厚技術積累,中建材玻璃新材料研究總院研發團隊近年來持續進行半導體和泛半導體玻璃國家重大專項的技術攻關,這些創新成果正在為中國資訊顯示、半導體、新能源等產業鏈安全提供保障。

值得關注的是,基於底層工藝的同源性,目前國內企業正將顯示玻璃領域的成熟經驗,加速遷移到半導體先進封裝領域,並著手佈局全新的TGV玻璃基板專用產線,從源頭保障高端封裝材料的自主可控。

在顯示用玻璃基板領域,經過十餘年技術攻關,國內已經實現G6、G8.5代主流世代玻璃基板規模化量產,彩虹股份、東旭光電、凱盛科技構成國內第一梯隊。彩虹股份兩條G8.5代基板產線合計年產能580萬片,是國內高世代基板出貨規模最大的企業,產品批次供貨京東方、TCL華星;東旭光電G8.5代產線年產能540萬片,是國內唯一掌握玻璃基板成套生產裝置自主設計製造能力的企業,縱向延伸佈局裝備環節;凱盛科技差異化佈局超薄柔性UTG玻璃,在折疊屏玻璃細分賽道形成競爭優勢,在國內市場佔有率穩居前列。

玻璃基板產業鏈中游承擔玻璃基板精密加工、TGV成型、多層RDL布線等核心工序,也是當前國內產業落地進度最快的環節。這其中,微米級高密度打孔是最難的一環。

“要在約0.8毫米厚度的玻璃上精準打出數百萬個通孔,不僅要保證孔孔貫通,還要確保孔壁光滑無微裂紋,難度可想而知。”某玻璃基板精密加工企業負責人說。

在這一環節,全球顯示行業龍頭北京市國企京東方走在前列。憑藉多年在玻璃加工領域的技術積累,京東方已實現TGV通孔、填充、高多層RDL全流程工藝覆蓋。近期京東方與美國康寧達成合作,雙方將圍繞玻璃基封裝載板、鈣鈦礦玻璃基板、光互連相關應用等重點領域開展合作,聯合攻堅玻璃基封裝載板技術。

6月17日,京東方宣佈其第8.6代AMOLED生產線量產,該產線是目前全球進度最快、技術最成熟的中尺寸高端OLED生產線之一,在技術與產品性能方面位居全球第一陣營。填補了國內高世代AMOLED生產線的空白。另據瞭解,京東方於2024年投資9.93億元建設玻璃基封裝載板試驗線,目前已向部分國內客戶送樣,部分客戶通過概念認證並進入技術測試階段。

此外,民企隊伍中,消費電子玻璃加工龍頭藍思科技憑藉多年硬脆材料加工經驗切入半導體玻璃基板賽道,佈局超快雷射打孔、TGV成孔處理技術;沃格光電是國內TGV玻璃基板佈局最全面的企業,打通玻璃打孔、電鍍填銅、線路製備全製程工藝,建成多條中試產線,產品進入頭部封測企業驗證流程;戈碧迦突破半導體無鹼硼矽玻璃原片量產瓶頸,2026年月產能擴充至5萬片,成為國內少數可以批次供應TGV原片的本土廠商。

國內企業圍繞高端玻璃基板產業鏈的技術攻關不斷提速,彭壽預測,從底層材料的突圍,到跨界工藝的打通,國產TGV玻璃基板正加速走向量產。在“十五五”末期,這塊“超級玻璃”將變成上兆元的新賽道。 (企觀國資)