當(dāng)大家還在為摩爾定律放緩而焦慮時(shí)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突然迎來了一位“新玩家”——玻璃。從英特爾、三星到英偉達(dá)，從京東方到康寧，一眾科技巨頭紛紛盯上了這個(gè)看似普通的材料，希望用玻璃基板打破芯片性能提升的瓶頸。這場(chǎng)圍繞玻璃基板的競(jìng)逐，正悄然改寫半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭格局。
芯片性能遇瓶頸，封裝成破局關(guān)鍵
我們都知道，芯片的誕生要經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試三大環(huán)節(jié)。就像蓋房子，設(shè)計(jì)是畫圖紙，制造是打地基砌墻，封裝則是給房子做裝修和加固。如今，隨著人工智能、5G等技術(shù)的爆發(fā)，大家對(duì)芯片性能的需求越來越高，但作為芯片發(fā)展“圣經(jīng)”的摩爾定律，已經(jīng)快走到頭了，晶體管密度再想翻倍，面臨著物理規(guī)律的重重阻礙。
這時(shí)候，行業(yè)把目光投向了封裝環(huán)節(jié)。簡單說，先進(jìn)封裝就是通過更精巧的方式，把多個(gè)芯片“打包”在一起，讓它們協(xié)同工作，從而在不縮小晶體管的情況下提升整體性能。比如現(xiàn)在熱門的2.5D/3D封裝技術(shù)，就像把平房改成立體樓，在有限空間里塞下更多功能。
但先進(jìn)封裝可不是簡單堆疊，它對(duì)封裝材料提出了嚴(yán)苛要求：既要保護(hù)芯片，又要控制尺寸，還要散熱好、數(shù)據(jù)傳輸快，成本還得可控。長期以來，行業(yè)一直用有機(jī)材料做基板，但有機(jī)材料和芯片的熱膨脹系數(shù)差太多。芯片工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，有機(jī)材料基板熱脹冷縮的幅度和芯片不匹配，很容易變形甚至斷裂，成了制約性能的短板。
玻璃基板成新寵？
在顯示技術(shù)、半導(dǎo)體封裝等領(lǐng)域，玻璃基板相比有機(jī)基板具有多方面顯著優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)使其在高端應(yīng)用場(chǎng)景中逐漸成為新的選擇。
玻璃基板對(duì)比有機(jī)基板 來源：英特爾
穩(wěn)定性超強(qiáng)：玻璃的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性遠(yuǎn)勝塑料，高溫下也不容易變形，能減少芯片的機(jī)械應(yīng)力，大大延長使用壽命。
平整度絕佳：玻璃表面非常平整，這對(duì)芯片封裝中的光刻工藝來說太重要了，能提高聚焦精度，讓封裝質(zhì)量更上一層樓。
信號(hào)傳輸更快：通過玻璃通孔（TGV）技術(shù)，可以在玻璃上做出更精細(xì)的線路，布線密度更高，線路更薄，信號(hào)傳輸時(shí)的損耗更小，速度自然更快。
成本有潛力：雖然玻璃基板的前期投入高，但一旦規(guī)模化生產(chǎn)，物料成本會(huì)比塑料低，長期來看性價(jià)比更高。
也正因如此，全球半導(dǎo)體巨頭都動(dòng)了起來。英特爾、三星、英偉達(dá)、AMD等紛紛加碼玻璃基板研究，連蘋果也在和供應(yīng)商探討應(yīng)用可能。據(jù)Prismark統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到2026年全球IC封裝基板市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)214億美元，而玻璃基板的滲透率可能在3年內(nèi)達(dá)到30%，5年內(nèi)超過50%，發(fā)展速度驚人。
誰在搶這塊“玻璃蛋糕”？
玻璃基板的火爆，讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都沸騰了，目前，至少三類玩家正在激烈競(jìng)逐。
傳統(tǒng)玻璃巨頭：像德國肖特、美國康寧這些做特種玻璃的老牌企業(yè)，早就積累了深厚的技術(shù)功底。康寧在玻璃通孔、高密度布線等關(guān)鍵技術(shù)上研究多年，肖特也表示要把玻璃性能發(fā)揮到極致，一旦克服量產(chǎn)難題就能快速落地。它們的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)玻璃材料的理解深刻，能根據(jù)芯片需求定制不同性能的玻璃。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)：英特爾、三星等芯片大廠本身就有封裝需求，它們?nèi)刖旨饶芡苿?dòng)技術(shù)落地，也能保障自己的供應(yīng)鏈安全。比如三星，已經(jīng)組建了跨部門的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，計(jì)劃2026年大規(guī)模生產(chǎn)玻璃基板。
先進(jìn)封裝迭代圖 來源:英特爾
顯示面板企業(yè)：京東方、三星顯示、群創(chuàng)光電這些做屏幕的企業(yè)，其液晶面板的核心材料就是玻璃基板，這些企業(yè)研究了幾十年玻璃，對(duì)玻璃的特性、加工工藝（比如薄化、刻蝕、鍍膜）非常熟悉，它們的大規(guī)模生產(chǎn)能力，能快速降低玻璃基板的成本。
前景光明，挑戰(zhàn)也不小
雖然玻璃基板前景廣闊，但要真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，還有不少坎要過。
首先是技術(shù)難關(guān)。比如玻璃通孔技術(shù)（TGV），要在玻璃上打出細(xì)密均勻的小孔，還要精準(zhǔn)填充導(dǎo)電材料，難度不小；另外，玻璃比塑料脆，加工過程中容易碎裂，如何提高良率是個(gè)大問題。
其次是人才和經(jīng)驗(yàn)壁壘。顯示企業(yè)雖然懂玻璃，但半導(dǎo)體封裝和面板封裝差異很大，對(duì)精度、可靠性的要求更高。中科院院士歐陽鐘燦就指出，這些企業(yè)需要培養(yǎng)半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的專業(yè)人才，還要適應(yīng)半導(dǎo)體行業(yè)更嚴(yán)格的認(rèn)證體系，這都需要時(shí)間。
不過，隨著各大巨頭的投入，技術(shù)成熟速度在加快，成本也會(huì)逐步下降。可以預(yù)見，未來幾年，玻璃基板將在先進(jìn)封裝領(lǐng)域快速普及，從高端芯片向更多領(lǐng)域滲透。
參考來源:
中國電子報(bào)《玻璃在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域初試牛刀——顯示玻璃系列報(bào)道之三》
廣發(fā)證券《玻璃基板從零到一，TGV為關(guān)鍵工藝》
陳怡靜.封接玻璃作用機(jī)理和應(yīng)用研究進(jìn)展
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)
注:圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除!
