2028年,一個聽起來還有些遙遠的年份。但對半導體行業而言,那可能是一個被寫進產業史的時刻——按照台積電的里程碑規劃,玻璃基板將在那一年正式走進先進封裝產線。
玻璃?對,就是手機蓋板上那塊玻璃。如今,它正被視作晶片封裝領域的"潛力選手",準備掀起一場材料變革——只不過,這場變革的路線圖,比外界想像的更複雜,也更克制。
四句話看懂全域。
- 玻璃基板的短期目標是替代BT載板,而非ABF載板;替代路徑是"先BT、後ABF",是一場有節奏的接力;
- 台積電
計畫2028年開始應用,英特爾進度更晚,三星可能更快但代工體量有限;
- 真正的瓶頸不是"打孔"本身,而是整個行業至今沒有統一標準:玻璃材質、基板尺寸、工藝指標全部待定;
- 國內企業距離量產仍有明顯差距,所謂"給台積電送樣"的說法,專家直言並不可信。
第一幕:先掀翻BT這張桌子
很多文章把玻璃基板渲染成"ABF載板的終結者",但專家開篇就潑了一盆冷水:玻璃基板當前被視作玻璃芯,短期目標是替代BT載板,而非ABF載板。
BT載板本身就是PCB的一種。玻璃要替代的,是那個由電子布、超薄覆銅板和樹脂等多種材料堆出來的"老房子"。為什麼先挑BT下手?因為現階段工藝只支援到這裡——晶片的引腳仍需鍵合在玻璃上貼附的ABF膜上,重布線也在這層膜上完成。只有當TGV(玻璃通孔)鑽孔和金屬化工藝足夠成熟,能在玻璃上直接實現RDL或複雜圖案化,ABF載板的地位才會真正受到動搖——但那是遠期的事。
換句話說,這是一場先"換地基"、再"換整棟樓"的工程。
第二幕:三張牌,從易到難
專家將玻璃基板在封裝領域的應用歸為三個方向,並按難度排了序:
第一張牌是過程載板。 玻璃只當"臨時工",在製程中充當平台,幹完活就被移除,不留在成品裡。因為尺寸比矽片大,單位時間能封裝更多材料——這是目前最成熟的應用。
第二張牌是玻璃芯。 面向2.5D封裝,負責不同Die之間的水平訊號與電源傳輸。
第三張牌是中介層。 比如英特爾的EMIB技術,負責同類型Die之間的垂直訊號傳輸。專家提醒,任何企業在中介層技術上的進展都不可能很快。
順著這條"先載板、再芯板、後中介層"的路徑,前沿應用的時間表也清晰起來:目前CoWoS封裝並未使用玻璃基板,玻璃的用武之地主要在CPO(共封裝光學)上,而CPO最快也要到2028年——第一代只當過程載板,要到CPO 2.0版本,玻璃才被整合到封裝內部。
第三幕:2028年,一場看得見的倒計時
台積電把2028年定為一階段應用的起點,這一階段的目標是讓玻璃替代BT載板。相比之下,英特爾的進度預計更晚;三星理論上可能更快,但代工業務規模相對較小,機會更多來自承接台積電產能無法覆蓋的部分IC加工訂單。
專家還強調了一個更近的關鍵節點:針對伺服器等大型晶片封裝的玻璃載板,技術方案和裝置供應商的確定時間點,最晚應在2027年年中前後。目前台積電正與群創光電以及日本的揖斐電展開緊密合作——群創在玻璃載板領域經驗豐富,產品已實現營收和出貨,覆蓋電源管理晶片、射頻前端和MCU等成熟製程。
順帶一個冷知識:三星早在2017年就用康寧的玻璃為Galaxy手錶的APU做過封裝,GooglePixel手錶也採用了這項技術——當然,那是基於14奈米工藝的時代,如今7奈米以下的工藝要求已不可同日而語。
第四幕:玻璃太"自由",反成了最大的麻煩
如果說矽片的世界是"有規矩的",那玻璃的世界就是"野生的"。
專家指出,玻璃是一個工藝窗口非常寬的材料:石英玻璃、顯示面板用的高硼矽玻璃、手機蓋板用的鋁矽系玻璃、無鹼玻璃……不同材質在物理化學特性上差異巨大,所需的鑽孔工藝、化學品乃至裝置完全不同。更頭疼的是尺寸:300×300mm、400×500mm、500×500mm、600×600mm、700×700mm……市場上一口氣列得出七八種規格,給裝置廠商的研發方向帶來了不確定性。
"整個行業尚處於針對特定玻璃材質進行工藝對齊和摸索共同技術指標的早期階段。"
TGV之所以難,也不只是"打穿"那麼簡單。專家強調,TGV鑽孔對孔距、孔形、孔密度、孔內壁粗糙度及垂直度都有嚴格要求,不同工藝路線的參數標準各不相同。起步較早的韓系廠商,如三星,已能做到每平方毫米10到20個通孔,孔徑和孔距控制在50至120微米之間——而國內絕大多數企業還達不到這個水平。
那國內的真實段位在那?專家給出了一組相對可靠的量化指標:孔徑通常能做到50微米左右,聲稱20微米的大機率還停在樣品或演示階段;孔密度每平方毫米平均5個是可靠水平,達到10個已屬非常高;深寬比普遍能做到10:1並保持一致性,已相當不錯——至於"20:1甚至100:1"的說法,專家直言可信度較低。
第五幕:國產玩家的悲與誠
對國內企業,專家的評價頗有些"愛之深責之切"。
如果做無需鑽孔的載板,只要能給面板企業大規模供貨的廠商都有機會——比如彩虹、東旭、凱盛。但一旦涉及TGV,國內企業普遍缺乏經驗積累,先行啟動的項目幾乎都與海外的康寧、AGC、肖特等玻璃原片供應商合作,因為這些公司擁有現成的半導體封裝玻璃產品;而國內在原片的平坦度和表面粗糙度處理等關鍵能力上,經驗較為欠缺。
沃格屬於玻璃加工廠商,不生產原片玻璃;力諾特玻主要生產藥用玻璃,雖有一致性控制方面的能力和經驗,但專家認為,其藥瓶生產經驗很難迅速轉化為製造電子玻璃所需的能力——電子玻璃對配方精度、熔爐投入乃至專用化學品自產,都有極其嚴格的要求。
最戳人的一句話在這裡:專家表示,所有關於大陸廠商給台積電送樣的說法,都可以認為是不可信的。邏輯很簡單——玻璃加工企業會優先選擇更可靠的供應商來驗證和穩定自身工藝流程,不會在工藝尚未跑通時冒險測試新的原材料;而台灣地區本身擁有眾多面板廠和玻璃製造商,日月光、力成、京元電子等封測廠早已在開展玻璃基封裝研發,供應鏈內部即可配套,無需從大陸採購。
第六幕:裝置商的兩難與機會
玻璃基板還卡在一條產業鏈的"空窗期"上。因為基板尺寸標準尚未收斂,應用材料、東京電子這類一線裝置大廠很難做針對性的非標開發,玻璃加工企業只能尋求二線裝置廠商定製。
具體到環節:北方華創側重干法裝置,針對種子層或阻擋層的PVD裝置據稱已經開發完成,但電鍍並非其強項;半導體電鍍領域,盛美上海可能更具優勢;被北方華創收購的芯源微在玻璃電鍍方面沒有佈局。
TGV打孔的主流工藝是雷射誘導刻蝕兩步法:先用飛秒雷射破壞或弱化玻璃內部的矽氧鍵,再用氫氟酸濕法腐蝕成孔。這套工藝的開創者是德國LPKF,但裝置昂貴、性價比不高;孔徑較大、精度要求不高的場景,則可用光纖雷射直接鑽孔,代錶廠商是德龍雷射、大族雷射。
專家還特別提醒:擁有裝置只是第一步,實際工藝的實現仍需大量的摸索和最佳化——比如不能直接用純氫氟酸腐蝕,否則孔的下半部分容易堆積、底部被過度刻蝕,破壞預設孔型,必須摻入輔助電化學材料精確控制腐蝕速率。
比技術更稀缺的,是共識
回到開頭那個問題:玻璃憑什麼進入晶片封裝?答案其實樸素——方形玻璃材料利用率高、單位產出有優勢,硼矽玻璃在顯示面板領域應用成熟、供應鏈穩定、性價比高。
但通往2028年的路上,最難的不是某一項工藝,而是整個行業尚未統一的玻璃材質、基板尺寸和工藝指標。台積電因為第一階段時間相對寬裕,當前的工作重點反而是材料與裝置的"對齊",而非急於打通某一條特定工藝路線。
專家判斷,台積電目前以硼矽系玻璃為主要研究方向——但這是否會成為未來TGV工藝的最終選擇,目前尚無法確定。
這場關於玻璃的"暗戰",贏家不會是喊得最響的人,而是把標準定下來的人。對國內產業而言,與其追逐"送樣"的虛名,不如老老實實從原片、從一致性、從每一個50微米的孔做起。
技術變革從來不只靠技術,還需要共識、標準,和一點耐心。這大概也是玻璃基板教給整個半導體行業的一課。(數之湧現)
