AI大模型训练对互连密度、信号延迟和功耗散热的要求越来越高,传统的封装手段逐渐难以满足需求,这也推动了高端CPU、GPU、HBM内存以及Chiplet异构集成技术的加速发展。在这个过程中,传统有机载板在高频下的信号损耗和大尺寸下的翘曲问题越来越严重,硅中介层虽然性能不错,但成本高昂且工艺复杂,行业不得不去寻找一个更理想的替代方案。玻璃基板凭借极低的表面粗糙度、与硅材料高度匹配的热膨胀系数,以及几乎不吸潮的物理特性,正在成为下一代高端先进封装的核心基材。
这件事的影响,其实不只是一个材料替换这么简单。玻璃基板一旦起量,上游的EDA设计工具、特种玻璃材料、专用加工设备,到中游的精密封装、下游的芯片应用,整条链路上的各个环节都会重新调整自己的位置和份额。这个链条已经形成了七大环节的完整闭环,整体带动的市场规模超过两千亿美元。英特尔、三星和台积电都已经把量产时间表排了出来,2026年被行业普遍看作玻璃基板的商用元年。时间表一明确,这条赛道接下来几年的高增长就有了比较实在的支撑。
国内市场对这块的反应也很快。半导体先进封装和高速光通信,是目前玻璃封装成品落地最快的两个方向,应用量正在持续攀升。产业链的结构已经比较清晰,上游是玻璃裸片和专用设备,中游是玻璃基板的精密深加工,下游是各类终端封装和应用场景。国内企业在这几个环节上都完成了实际布局,技术上也有了突破,产能规模也在逐步跟进。
一、物理性能精准解决痛点
玻璃基板的性能优势,其实不难理解。它的表面粗糙度小于10纳米,而有机材料层压板在400到600纳米之间。表面越平整,做微细线路就越容易,所以玻璃基板天然适合搞高密度的RDL布线。吸湿性方面,玻璃的指标直接是零,有机材料一般是1%到2.5%。零吸湿意味着长期运行中不会因为水汽渗透导致性能漂移,稳定性上好一大截。
热膨胀系数这个指标,决定了大尺寸封装能不能做、良率能到多少。玻璃的热膨胀系数在3到9之间,硅在2.9到4之间,两者非常接近。做Chiplet封装时基板和芯片一起热胀冷缩,系数越匹配,翘曲风险和良率损失就越小。有机材料系数是16到30,碰上大尺寸或者高温工况,变形概率高得多。另外还有一个容易被忽略的点,玻璃基板可以做矩形面板设计,比传统圆形晶圆在面积利用上更充分,芯片产出效率自然更高。
真正拿来卖钱的东西,是经过TGV深加工的玻璃成品,目前主要分成三类,各有各的用处。第一类是玻璃封装载板,直接对标传统的ABF有机载板,用在AI服务器CPU和GPU的超大尺寸封装上,有能力支撑起万亿晶体管规模的芯片集成。第二类是玻璃中介层,专门给HBM4和HBM5这类超高堆叠内存用,能在多层堆叠时把散热路径优化得更好。第三类是CPO光电基板,把电互连和光互连直接做在同一块玻璃上,应对超高速光模块对低损耗传输的苛刻要求。
二、海外巨头加速排定产线日程
全球高端特种玻璃基材的供应格局很集中,康宁、旭硝子、电气硝子三家海外龙头占了绝大部分份额。近些年这几家都在主动调整产线,把那些赚钱空间不大的显示用玻璃产能降下来,把资金和精力转向半导体封装这个附加值更高的领域。这个动作一出来,市场上的高端基材就明显收紧了。2026年第二季度,海外厂商多次上调了高端玻璃基材出厂价,单次涨幅在18%到36%之间,海外频繁涨价推高了下游的采购成本,客户自然更有动力转向国产替代,结果就是国产玻璃材料的采购占比从2021年的18%一路提升到了2026年的37.2%。
再看量产进度,几大巨头的计划都比较明确。英特尔2026年5月把美国新墨西哥州的里奥兰乔工厂改造完成,这是全球第一个玻璃基板量产基地,计划年内出成熟封装样品,2027年开始大规模供应,单封装就能扛住1万亿晶体管的集成量。同时英特尔在印度的3DGS工厂也拿到了建设批文,达产后一年大约能出7万块玻璃基板。
台积电方面,搭了一条CoPoS玻璃基板试产线,用方形面板设计来替代一部分传统材料,瞄准的就是更大尺寸的AI和高性能计算芯片封装。台积电给出的时间预期是两到三年内规模化量产,市场现在普遍把这个方向看作台积电下一轮扩产的主要着力点。三星的动作要早一些,2025年11月和住友化学一起布局了核心材料,世宗的工厂已经在跑试产线了,计划2027年后启动量产,大尺寸玻璃中介层的时间表也排到了2028年。
国内的代表是京东方。京东方的底子是在显示玻璃基板制造上攒下来的,现在正用这个积累快速插进半导体封装领域。公司2024年就投建了玻璃基封装载板试验线,已经给部分国内客户送了样,过了概念认证。2026年5月20日,京东方又和康宁签了合作备忘录,两家在玻璃基封装载板和光互连这些核心领域绑在一起做,京东方借康宁的特种玻璃材料能力,加速自身的技术攻关与产业化落地。
三、中游加工工艺构成核心壁垒
下游需求虽然旺盛,但落到国内玻璃基板产业身上,眼前还有几个绕不开的难题,良率一时上不去,电镀填铜的工艺也需要继续打磨。从做出样品到稳定量产,中间一般要熬两到三年的工程化爬坡期,整条链上真正值钱的地方、形成壁垒的地方,全压在中游的TGV精密加工环节。
TGV这道工艺解决的是基板各层之间怎么垂直导电的问题。业内主要用激光诱导蚀刻,先拿超快激光在玻璃局部做改性处理,再用化学蚀刻把通孔做出来,对基材损伤很小。拿孔径来比,传统有机载板大概150微米,封装用玻璃基板能做到60微米,走在前面的工艺已经做到30微米甚至更低,互连密度因此大幅提升。
孔打完以后怎么把金属镀进去,是另一个硬骨头。玻璃表面太光滑了,金属镀层容易扒不住,出现脱落或者分层。目前主流的做法有两类:一类是物理气相沉积,用钛或者钛钨合金做黏附层,在处理深宽比不超过5比1的常规通孔时够用,但因为工艺本身是直线沉积,深宽比一高就容易出现镀层不连续。另一类是氧化物基黏附层,先在内壁做一层氧化锌或二氧化硅,再用化学沉铜形成导电种子层,对高深宽比结构的适应能力更强,现在头部企业主要就在攻这个方向。
四、下游多赛道协同放量
中游工艺一旦跑通,下游的需求释放会很快,而且几个赛道是一起起量的。AI芯片与HBM领域,传统有机载板在大尺寸、高频、高热的条件下非常容易翘曲,长电科技、通富微电、兴森科技这几家本土封测和载板厂,已经在推相关研发,也定点采购了国产基板产品。存储堆叠领域,用玻璃做中介层能精准匹配硅芯片和DRAM的热膨胀系数,三星和SK海力士推进先进封装时,已经把玻璃方案当成重要的备选路径。
光通信是另一个正在往上走的增量。高速CPO光模块的光引擎核心部件得用超薄玻璃基板,才能跑1.6T和更高速率。CPO光电基板把玻璃的低介电损耗和光学透明两个特点都利用起来了,电互连和光互连集成在同一块基板上,损耗比硅基方案低得多,还省掉了光路转折带来的额外损失。这个领域已经过了测试阶段,进入了批量采购,中际旭创和新易盛这些全球光模块龙头,都开始导入国产玻璃基板了。
五、产业链核心公司
1. 封装厂商:长电科技、京东方、通富微电、深天马和兴森科技。
2. 玻璃基板:沃格光电、东旭光电、彩虹股份、戈碧迦和凯盛科技。
3. 激光设备:德龙激光、帝尔激光、大族激光、赛微电子、五方光电、蓝特光学、雷曼光电和华工科技。
4. 通孔填孔环节:天承科技、微导纳米和东威科技。
5. 后道检测环节:赛腾股份。
发布于 山东
