三星推出超大玻璃基板:150mm尺寸,最高30層堆疊

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三星電機於KPCA展會發表150mm超大尺寸、最高30層堆疊的玻璃基板樣品,試圖取代傳統有機載板以提升AI晶片的熱穩定性與訊號傳輸效率。三星透過與住友化學合資確保材料供應,預計2027年量產。目前該產品已送樣頭部AI客戶測試,將與英特爾、台積電等巨頭在基板尺寸、堆疊層數及良率等維度展開激烈競爭,旨在搶佔下一代AI伺服器與自動駕駛晶片的封裝市場。

在高端AI伺服器晶片先進封裝賽道持續加碼的三星電機(Samsung Electro-Mechanics),於KPCA韓國封裝展上對外展示新一代玻璃核心基板(Glass Core Substrate)研發成果,推出150mm超大尺寸、最高支援30層增層堆疊的玻璃基板樣品,標誌著三星在下一代HPC、AI晶片封裝基板領域,完成從傳統有機FCBGA向玻璃基異構整合的關鍵技術跨越,直面英特爾、台積電、京東方等全球對手的技術競賽。

傳統AI伺服器晶片長期採用ABF有機載板作為晶片承載基底,但隨著GPU、HBM、多晶片Chiplet整合度持續提升,晶片功耗不斷走高,有機材料與生俱來的高翹曲、高溫穩定性差、高速訊號損耗大等短板持續放大,已經逼近物理極限。玻璃基板憑藉熱膨脹係數與矽高度匹配、低介電損耗、高尺寸穩定性三大核心優勢,成為全球算力晶片產業公認的下一代封裝“新地基”,而大尺寸、高層數堆疊,正是玻璃基板量產落地最核心兩大技術門檻。

本次三星推出的150mm玻璃基板,相比此前行業主流110mm級產品,基板有效面積大幅提升,單塊基板可承載更多Chiplet與HBM記憶體組合,適配超大尺寸AI算力晶片封裝需求。而最高30層堆疊工藝,是本次展品最大亮點。在多層增層工藝中,每一層都需要完成超精細線路製作、層間精準對位、TGV玻璃通孔互連,層數越高,層間對位偏差、翹曲、分層失效風險呈指數級上升。三星電機依靠多年FCBGA高層基板工藝積累,結合與住友化學合資成立Glass EM開發的專用玻璃芯材料,攻克多層增層與TGV垂直互連一體化難題,實現30層結構穩定成型,基板內部整合高密度垂直通孔,為多晶片之間提供低寄生、高速電訊號通道,支撐未來Co-Package共封裝、2.1D/2.5D異構整合方案落地。

在材料供應鏈佈局層面,三星電機與日本住友化學聯合設立Glass EM合資公司,在韓國平澤建設玻璃芯產線,鎖定玻璃基板核心原材料供給,計畫2027年下半年啟動量產,為這款150mm、30層規格玻璃基板做好上游材料保障。同時三星已經向頭部AI客戶送樣測試,開展可靠性、高低溫循環、高速訊號完整性驗證,目標用於下一代伺服器AI晶片封裝。

行業分析指出,當前全球玻璃基板賽道進入技術驗證與樣品送樣的關鍵窗口期。英特爾已經率先推進玻璃基板量產,台積電推進CoPoS面板級玻璃封裝,國內京東方也已經完成大層數玻璃載板樣品開傳送樣。三星這套150mm/30層方案,將和對手在基板尺寸、堆疊層數、TGV良率、成本四個維度展開競爭。

從技術路線來看,三星玻璃基板方案和你前面關注的TGV工藝高度相關,依靠超快雷射完成玻璃TGV開孔,再通過填銅、多層增層布線,實現高密度垂直互連。和Optoscribe玻璃內雕光波導不同,三星玻璃基板主打電互連,面向算力晶片封裝載板,屬於先進封裝電互聯賽道,而不是光子晶片光路。

不過行業也指出,高層數大尺寸玻璃基板依然存在多重挑戰:TGV填銅均勻性、多層增層熱應力管控、基板與晶片組裝後的長期可靠性,以及面板級量產良率提升,都是從樣品走向大規模量產必須持續解決的難題。三星電機表示,後續將持續最佳化線路微細化,進一步縮小線寬線距,持續迭代更高規格玻璃基板,搶佔AI伺服器、自動駕駛、高性能網路晶片下一代封裝市場。(TGV玻璃基板前沿)