摩爾定律放緩腳步，巨頭們競相尋找提升芯片性能的新路徑。憑借諸多獨特優(yōu)勢，玻璃基板技術(shù)冉冉升起，成為半導(dǎo)體行業(yè)炙手可熱的新星。

　　“誰先實現(xiàn)玻璃基板規(guī)模商業(yè)化，誰就是基板行業(yè)新的游戲規(guī)則改變者?！边@句話所折射的，是算力緊缺時代玻璃基板領(lǐng)域的激烈競賽。從英特爾率先入局，到三星、AMD、LG等企業(yè)聞風而動，以玻璃基板替代有機基板成為行業(yè)共識，大廠們爭先恐后、悉數(shù)涌入。

　　“這一定是個趨勢?！碧胤N玻璃巨頭肖特集團（SCHOTT AG）半導(dǎo)體先進封裝玻璃解決方案負責人Christian Leirer近日接受媒體采訪時表示，肖特和全球許多參與者一樣，看好玻璃在先進芯片封裝領(lǐng)域的巨大潛力?！拔磥硭懔λ俣纫笤絹碓礁?，我們需要將特種玻璃的性能優(yōu)勢發(fā)揮到極致。一旦在能力范圍內(nèi)克服各種工程挑戰(zhàn)以及提升規(guī)?；a(chǎn)所需的良率，這個技術(shù)便接近于量產(chǎn)?！彼麖娬{(diào)，作為新技術(shù)產(chǎn)品，玻璃基板商業(yè)化應(yīng)用仍面臨一系列現(xiàn)實挑戰(zhàn)，需要產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同作戰(zhàn)。

　　玻璃基板，為“突破極限”而生的市場新寵

　　芯片基板主要用于芯片先進封裝層面的系統(tǒng)級集成，是封裝后道工序中的關(guān)鍵技術(shù)。自上世紀70年代的引線框架開始，基板設(shè)計歷經(jīng)多次迭代，上世紀90年代陶瓷基板替代了金屬框架，世紀之交又出現(xiàn)了由類似PCB的材料和編織玻璃層壓板制程的有機基板。基板材料的不斷升級，推動芯片性能持續(xù)提升。

　　過去20多年里，有機材料一直是封裝基板的主角，但隨著單個封裝內(nèi)的芯片和連線數(shù)量越來越多，有機基板正在接近物理極限。

　　更強大算力需求的不斷增長孕育了新的技術(shù)變革。特種玻璃憑借優(yōu)異的耐熱性、介電性能以及具有多種熱膨脹系數(shù)（CTE）等特性，為下一代芯片提供了全新可能。經(jīng)過長期的技術(shù)驗證，行業(yè)頭部公司不約而同地選擇了特種玻璃，作為下一代芯片封裝基板最具潛力的新材料之一，并且在近兩年紛紛布局相關(guān)產(chǎn)線。

　　“特種玻璃在芯片載板領(lǐng)域的應(yīng)用相對成熟，作為先進封裝基板的技術(shù)應(yīng)用，大廠們已經(jīng)開始全面布局。”肖特集團中國區(qū)總經(jīng)理陳巍向記者介紹，后摩爾時代，芯片特征尺寸越來越小，功率和處理速度卻大大提升，催生出新的材料需求。“肖特等企業(yè)兼具半導(dǎo)體行業(yè)所需的材料和各種開發(fā)優(yōu)勢，玻璃基板市場應(yīng)運而生。”

　　為數(shù)不多擁有上述能力的市場主要參與者已經(jīng)感受到新需求的快速升溫。陳巍分析稱，相較于現(xiàn)有的有機基板，玻璃基板可實現(xiàn)更小、更密集的封裝，同時降低連接長度，從而降低AI、高性能計算（HPC）和數(shù)據(jù)中心芯片的功耗和系統(tǒng)復(fù)雜性，最終實現(xiàn)更快、更節(jié)能的計算。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，玻璃基板可以使芯片速度最高可加快40%、能耗減少最高可達到50%。

　　肖特對該行業(yè)并不陌生。在全球頂尖的光刻機內(nèi)，硅晶圓和曝光模必須精確定位，從而制造頂尖微芯片內(nèi)極其精細的結(jié)構(gòu)。肖特的柔性導(dǎo)光器等產(chǎn)品是全球領(lǐng)先的光刻機中的重要元器件，確保過程中保持最高的精度。由于這些機器在全球所有芯片廠和 IDM（集成器件制造商）中都在使用，幾乎所有計算機芯片都會與來自肖特的特種玻璃材料接觸。

　　業(yè)界預(yù)測，到2030年，玻璃將成為芯片封裝的關(guān)鍵材料之一。面對下一代先進封裝浪潮，今年8月，肖特整合內(nèi)部資源成立了全新部門“半導(dǎo)體先進封裝玻璃解決方案”，為半導(dǎo)體行業(yè)提供量身定制的特種材料解決方案。“我們之前也通過推廣現(xiàn)有的業(yè)務(wù)部門去為半導(dǎo)體行業(yè)服務(wù)，由于行業(yè)的需求越來越增長，我們在內(nèi)部作出這樣的新調(diào)整?！盋hristian Leirer博士說道。

　　巨頭爭霸玻璃基板，商業(yè)化挑戰(zhàn)尚存

　　伴隨先進封裝潮起，玻璃基板已成為重塑產(chǎn)業(yè)格局、決定未來勝負的重要戰(zhàn)場。

　　今年以來，有關(guān)玻璃基板的討論高熱不退。芯片設(shè)計、生產(chǎn)和封裝頭部企業(yè)將用玻璃基板替代有機基材的消息不絕于耳，相關(guān)概念股掀起多輪漲停潮。高效能AI芯片競爭加劇下，英特爾、英偉達、AMD等巨擘預(yù)計最早將于2026年采用玻璃基板。

　　2023年9月，英特爾率先宣布推出先進封裝玻璃基板，計劃于2026年至2030年量產(chǎn)。英特爾表示，針對玻璃基板方面的研究工作可以追溯到十年前，并且已經(jīng)在美國亞利桑那州投資超過10億美元，用于建設(shè)研發(fā)產(chǎn)線，此舉有助于該公司實現(xiàn)2030年在單個封裝上集成一萬億個晶體管的目標。

　　在封裝技術(shù)創(chuàng)新上，英特爾曾在20世紀90年代引領(lǐng)業(yè)界從陶瓷封裝向有機封裝過渡，率先實現(xiàn)無鹵素和無鉛封裝。

　　三星也將玻璃基板視作改變游戲規(guī)則的解決方案。今年1月，三星在CES 2024上宣布進軍半導(dǎo)體玻璃基板領(lǐng)域，并公布了2024年建立中試線、2025年量產(chǎn)樣品、2026年正式量產(chǎn)的路線圖。根據(jù)規(guī)劃，三星電機將在今年9月份之前將所需設(shè)備安裝到試驗線上，并在第四季度開始運營其試點生產(chǎn)線，比最初的計劃提前了一個季度。

　　SK海力士通過其美國子公司Absolics涉足該領(lǐng)域，計劃在2025年初開始量產(chǎn)，成為最早加入玻璃基板爭霸的公司之一。

　　不久前摩根士丹利更新了英偉達GB200供應(yīng)鏈的情況，稱英偉達GB200 DGX/MGX的供應(yīng)鏈已經(jīng)啟動，將采用玻璃基板用于先進封裝。

　　據(jù)Prismark統(tǒng)計，預(yù)計2026年全球IC封裝基板行業(yè)規(guī)模將達到214億美元。隨著各大芯片巨頭入局，玻璃基板對現(xiàn)有方案的替代將加速，預(yù)計3年內(nèi)玻璃基板滲透率將達到30%，5年內(nèi)滲透率將達到50%以上。The Insight Partners認為，玻璃基板的全球市場規(guī)模預(yù)計將從今年的 2300 萬美元增長到2034年的42億美元。

　　盡管潛在優(yōu)勢顯著，但與任何新技術(shù)一樣，玻璃基板的商業(yè)化道路面臨著加工、制造測試、成本等一系列挑戰(zhàn)。

　　業(yè)內(nèi)觀點認為，玻璃雖能克服翹曲、電氣性能也較好，但易碎、難加工等缺點突出，在實際交付之前實現(xiàn)量產(chǎn)良率還有不短的距離。企業(yè)的前期投資成本高昂，即使在技術(shù)開發(fā)上投入巨資，若業(yè)務(wù)無法盈利，將成為沉沒成本。

　　“在商業(yè)化過程中，玻璃的優(yōu)勢如何蓋過缺點至關(guān)重要。我們會嘗試用不同的方法解決脆弱性、開孔金屬化、良率等問題。隨著開發(fā)進程的逐步開展，玻璃生產(chǎn)技術(shù)越專業(yè)、客戶合作越多，解決方案也會越多?！盋hristian Leirer認為，玻璃基板作為面向高端應(yīng)用的新技術(shù)，需要產(chǎn)業(yè)鏈緊密互動，就技術(shù)路線和產(chǎn)品達成共識，這需要時間。“在市場開發(fā)初期，各方可能在成本問題上存在不同想法。但首先要將市場做起來，再考慮成本。隨著使用量越來越大，成本會不斷走低?！?/span>

　　陳巍向記者介紹，肖特將在今年11月舉行的第七屆進博會上首展其基于特種玻璃的半導(dǎo)體封裝解決方案?！拔磥戆l(fā)展的驅(qū)動力將在很大程度上來源于算力，特種玻璃可以幫助芯片行業(yè)達到新的高度?！?/span>