终极材料的产业趋势
事件:昨晚康宁大涨15.67%,总市值超2200亿美元,核心催化为Glass Bridge玻璃桥产品落地,叠加AI数据中心光互连需求持续超预期,特种玻璃从消费电子耗材升级为算力基础设施核心材料。康宁于6月24日在韩国首尔“AI数据中心光通信互连技术大会”上发布的玻璃桥——Glass Bridge玻璃光互连技术,把对准和耦合做到玻璃内部,用半导体级工艺(离子交换)取代机械对准,TGV玻璃基板+CPO封装,玻璃基板将从"载板"升级成"光互连载板",玻璃作为【终极材料】的产业趋势越发明显。如同我们一直强调的,本轮玻璃具备很强的【产业逻辑】,并非简单的炒热点,近期行业催化【消息密度】明显提升即是证明;台积电近期向供应链发布“CoWoS玻璃基板开发计划”,三星电机与住友化学成立玻璃基板合资企业,多家巨头积极介入,客观上也会极大的加速产业进展。
1、玻璃基的空间感取决于到底市场愿意定价他对其他材料替代的多少。近期调研下来,在FOPLP/中介层/GCS应用之外,远期在工艺成熟&成本优势下能够替代PCB中的电子布&树脂层,潜在替代空间总规模可达万亿。据测算,FO封装2030/35年市场规模为400/600亿元,中介层市场规模分别为1300/2000亿元,ABF载板2500/3500亿元,PCB电子布和树脂合计约2000/4000亿元,此外还有如光模块基板、CPO、光量子芯片等偏弹性的应用空间。合并计算,预计2030/35年潜在替代空间总规模达到6000亿/1万亿,对应的TGV玻璃/芯层分别为3300/5700亿元。考虑到渗透率,预计26年综合渗透率不足3%,2030/35年预计达到30%/70%,三个阶段的玻璃基市场规模约为70/2000/7000亿元,CAGR达26%。
2、当前市场定价玻璃基替代空间约为1000亿元。京东方股价自22年以来长期位于1500亿元左右,考虑到LCD出清/OLED盈利能力增强/B9并表预期,保守估计面板市值2000亿元,当前玻璃基估值900亿元左右。若仅考虑载板环节3500亿元全渗透终局,预计京东方/台系/三星系/英特尔系能够达到60%份额,按20%净利率、20x计算,对应公司玻璃基市值增量约为2000亿元,合计4000亿元。若考虑载板+中介层+CPO的5500亿市场全渗透,增量市值3500亿元,合计5500亿元;若考虑最远期的1万亿市场、份额15%,合计市值可达8000亿元。(仅做敏感性分析,并非目标市值)
3、玻璃基若刚到中场、如何挑选标的?相较有机基板,玻璃基板的变化主要有:- 高深宽比打孔。有机载板的深宽比要求不高,一般采用机械钻孔。玻璃基板要做到高深宽比,需引入激光打孔。有机载板一般采用化学镀Cu做种子层,玻璃基板则需用PVD溅射Cu种子层。- RDL层数提升。台积电CoWoS-S的Si Interposer,一般用到4~6层RDL。群创的玻璃基板则采用10M10P RDL,Intel的Glass Core EMIB基板采用上下各10层RDL方案。RDL核心材料是PSPI(光敏聚酰亚胺),而每一层RDL上都需要PVD镀Cu种子层。
因此受益的设备是激光、PVD,材料是PSPI。激光市场已经有充分认知,更新一下PVD和PSPI:- PVD是玻璃基板产线价值量最高的设备,约占40%。玻璃通孔和RDL布线两道工艺均需要用到PVD溅射Cu种子层。玻璃通孔内壁种子层溅射难度更高,PVD价值量4000~5000万/台;RDL上的种子层PVD设备价值量2000~3000万/台。且通孔深宽比越大、RDL层数越多,PVD设备价值量越高。
- PSPI是HBM、CoWoS工艺的核心材料,在玻璃基板中用量直接与RDL层数直接挂钩。25年全球PSPI市场规模预计在40~50亿元,未来五年CAGR预计在30%以上,远期市场空间有望达200亿。PSPI供应基本被日美供应商垄断。5月旭化成宣布收紧其PIMEL系列PSP供应,优先保障台积电等大客户供应,从而削减其他厂商订单。因此PSPI国产替代有望加速。
周末机构邀请了玻璃基板行业专家,围绕康宁最新发布的玻璃桥(Glass Bridge)产品、玻璃基板与其关系、行业加工难点、设备及材料现状、国内外厂商进展等进行了深度分享。核心结论是:玻璃桥是一种面向CPO架构的新型光连接器件,用于替代传统FAU,与玻璃基板封装是两个完全不同的产品领域;玻璃基板当前最大的瓶颈仍在于加工工艺(尤其TGV制程)而非原材料;国内京东方、沃格等厂商在先进封装玻璃基板领域布局领先,但良率提升仍需2-3年时间;光桥产品高度定制化,与芯片架构深度绑定。会议要点如下:
1、玻璃桥(Glass Bridge)与玻璃基板的本质区别:玻璃桥是用于CPO芯片光电信号传输的连接件(类似下一代FAU),玻璃基板是用于芯片封装的基础载板。两者使用的玻璃原材料和组分不同(玻璃桥需做光波导,强调导光性能;玻璃基板注重CTE匹配和电性能)。
2、玻璃桥方案并非康宁独有:美国Autosci公司早在2022-2023年就开发了类似产品配合英特尔,后被收购。康宁此次是将其推向产业化。该方案与CPO芯片高度绑定,芯片架构不改变则无法直接替代光模块。
3、玻璃基板量产瓶颈仍集中于TGV制程:主要卡点在于金属化(PVD种子层)、表面清洁、深孔填充等工艺环节,原材料本身(高硼硅玻璃)已相对成熟。头部企业(京东方)预计2028年良率可能达到30%左右。
4、玻璃基板渗透率难定量预测:玻璃基板封装的芯片尺寸(100×100mm以上)远超有机载板,不是简单替代关系,而是会催生更大尺寸的新一代算力芯片设计,带来增量市场。
5、设备与材料现状:激光设备国产头部厂商(大族激光、德龙激光等)水平相近,核心部件均依赖进口(法国/立陶宛/德国激光器)。PVD是当前主流镀种层方案,但ALD和化学镀在探索中,有望降本。ABF膜材目前仍高度依赖日本供应商,国内厂商效果不佳。
6、京东方在玻璃基板领域具备先发优势:2023年成立项目,24年调研,25年设备到位,26年上半年完成调试并小批量验证,设备采购均为业内TGV专用设备,能力较强。新进入者从买设备到工艺跑通预计需要两年以上的时间。
7、定价与利润:当前30层玻璃基板售价约10万元/片,初期将是高毛利策略。但良率提升是利润兑现的前提。 会议实录:
Q: 首先想请教一下专家,最近康宁发布的玻璃桥(Glass Bridge)比较受大家关注,能不能先帮我们解读一下玻璃桥具体的实现方式,以及它对传统技术路线的颠覆?
A:首先,康宁前几天发布的玻璃桥产品形态,主要是用于替代现有FAU、面向下一代CPO封装的新产品。它的结构与CPO芯片高度绑定,服务于康宁早期与博通等开发的CPU架构。在这个架构中,光电信号通过芯片波导往外传输,而传统的光模块或FAU是不匹配的,需要独立开发这种新型连接件。所以可以理解为,它是匹配下一代CPO的下一代FAU。实际上,美国有家叫Autosci的公司,早在2022-2023年就开发过类似的光桥产品,配合英特尔开发,后来这家公司被收购。所以这种光桥更多是配套CPO芯片、高度定制化的光波导传输连接件。Q: 那玻璃桥和玻璃基板之间是什么关系?
A:其实没有什么特别的关系。玻璃桥是一个FAU形态的连接件,而玻璃基板是芯片封装的基础载板。两者是完全不同的产品,需要的工艺点和技术能力也完全不同。虽然都是玻璃基的东西,但玻璃桥的核心是光波导——要么通过离子交换,要么通过刻蚀形成波导结构。其次,它的精密结构加工也是关键点,尤其是两个类似“铁刷”的连接件与玻璃之间的定位精度要求很高,要达到微米级别。这是玻璃桥的两个主要难点。
Q: 它们的原材料都用高硼硅玻璃吗?A:不一定。如果要做离子交换,玻璃材料必须掺杂特定的离子;而封装用的玻璃确实以高硼硅为主(如B33)。但玻璃桥用于做光波导,对导光性能要求更高,涉及折射率、铝土分等指标,与封装的取向是不同的。康宁和其他玻璃厂商都在针对不同结构独立开发专门的玻璃配方。
Q: 玻璃基板的玻璃原片方面,康宁和肖特的工艺差别大吗?A:工艺区别不大。以封装基板为例,市面上售卖的玻璃组分基本都是互相标对的。比如B33的CTE值3.3,肖特对应的也是S73.3,在DK、DF、透光率等电性能上,相差并不是特别大。差异更多体现在成型工艺上——比如B33是溢流法,肖特可能是下拉法,在表面缺陷等物理性能上有些区别,但组分差不多。
Q: 玻璃原片良率提升和后续渗透率怎么看?A:玻璃基板的良率卡点不在原材料,主要在TGV制程上——比如金属化、表面分布、除屑等。未来1-3年还需要在这些方面做大量提升。头部公司如英特尔,2028年良率达到30%是有可能的。 至于渗透率,比较难给出具体数字。因为玻璃基板封装的算力芯片与现有有机载板封装的3D芯片不是同一个级别——有机载板尺寸约100×100mm,再大会有翘曲问题;玻璃基板可封装更大尺寸的芯片,带来的是增量市场而不是简单的替代。所以很难谈渗透率,更多的是新增需求。
Q: 明年1.6T光模块和CPO技术起来后,对玻璃基板的需求会增加吗?A:这主要和光桥有关。光桥的设计与CPU架构高度相关,如果CPU架构不引入光互连设计,就没法用新的光桥去替代光模块,这需要从芯片端的协同去引入光电信号。
Q: 设备方面,激光、填孔、电镀等环节做得比较好的有哪些?A:国内做激光设备的头部厂商(如大族、德龙等)水平差不多,设备架构都对标早期德国LPTF的设备,关键工艺表现没有特别大差异。核心部件如激光器,基本从法国、立陶宛、德国进口,国内厂商主要做组装和调试。目前国内TGV专用设备以大族激光和德龙激光为主,已有下游客户在用,经历过迭代。
关键设备还有PVD设备(用于在玻璃孔内做种子层),这块国内有一些小公司做得相对领先。PVD之后还需要做电镀来完成填充。Q: PVD和化学镀这两种方案怎么看?A:PVD是目前业内主流方案,但设备价格高(几千万一台),对工艺成本有压力。所以业内也在探索化学镀和ALD来替代PVD。化学镀的成熟度还没PVD高,但理论上能降本且深宽比不受限制。ALD成本更高但也有提效方案在跟进。
Q: 做增层(Build-up)的国内厂商有哪些?A:国内做增层的两家:京东方和安捷丽。ABF膜材方面,国内很多厂商在开发但效果都不理想,日本厂商的积累非常雄厚,差距还比较大。
Q: 玻璃基板现在的定价和市场情况如何?A:现阶段玻璃基板价格很高,典型的30层玻璃基板,一片售价约10万元。未来的定价取决于最终良率以及新工艺的导入(如化学镀能否替代PVD等),有很多不确定因素,目前很难给出具体预测。Q: 药水(化学液)方面的情况?A:主要涉及玻璃刻蚀液和深孔电镀液。一方面,TGV破材厂商会自己去开发刻蚀液和电镀液以精细控制工艺;另一方面,市面上也有专门厂商售卖电镀液,如天承是国内TGV电镀液的代表性厂商。
Q: 玻璃基板价值链中,最瓶颈的是加工还是原材料?A: 最难的还是加工,不是原材料。沃格更多布局的是显示类玻璃基板,与先进封装的设备有一定区别。京东方在这个领域能力比较强——他们23年成立项目,24年调研,24年下半年到25年做设备选型,25年下半年到26年上半年调试并开始小批量功能验证,设备采购都是业内TGV专用设备。
Q: 新厂商从零到量产大概需要多久?A: 光买设备很快(一年左右),但工艺Know-how、电镀液和刻蚀液的匹配是难点,很难给出明确时间表。有些厂商从学校科研到现在已有十几年积累。新厂商从买设备到工艺跑通,两年多时间未必够——比如POE到现在已经两年多,产线才刚打好、工艺才开始。
Q: 利润高吗?A: 作为高端芯片载板,肯定会采用高毛利定价策略,不会太担心毛利问题。但目前行业内主要还在做良率提升,还没有到全面降本提效的阶段。Q: 台湾推出的“填铜工艺”(把铜针直接塞入小孔)会不会成为主流?A: 不会。几十微米的孔径,要把铜针塞进去,良率会非常非常低,目前没有量产。
Q: ALD工艺是替代PVD的吗?A: 是的,正在开发的用于替代PVD的方案。ALD成膜更均匀、深宽比更好,但成本更高、速率非常慢。设备方面,国内有ALD设备厂商在尝试提升和降本。
Q: 如果化学镀能解决结合力问题,是不是就不需要PVD了?A: 是的,如果化学镀能解决结合力,会直接替代PVD,不涉及高昂设备,也不受深宽比限制,是个很有吸引力的工艺方向。日本厂商在化学镀材料方面比较前沿。
Q: 电镀填充的工艺流程?A: PVD只做薄薄的导电种子层,最终孔的完整填充还是用电镀方式——垂直式或水平式设备都可以做深孔填充。
