芯耀
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數據顯示，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%。目前，玻璃基板全球制造商瞄準2.5D/3D封裝、Chiplet、FOPLP、系統級、CPO和下一代AI芯片展開競賽。
玻璃基板因其力學和電學物理特性優(yōu)勢引起業(yè)界廣泛的關注和研究，但其實際的應用領域和價值有哪些？亟待破解的難題有哪些？如何尋找產業(yè)鏈上靠譜的合作伙伴？如何打破技術成果到轉化落地之間的障礙？如何通過生態(tài)鏈快速響應玻璃基板的量產？
針對TGV全球現有和未來技術產業(yè)趨勢，聚焦當下熱點，破解產業(yè)難題，推動TGV玻璃基板技術面向下一代人工智能芯片。備受矚目的玻璃基板大會——中科院微電子所和未來半導體主辦的第二屆國際玻璃通孔技術創(chuàng)新與應用論壇(ITGV2025年中論壇?) 定檔于2025年6月26-27日在深圳隆重舉行。
本屆論壇以“打造中國玻璃基板供應鏈聯盟”為宗旨，誠邀玻璃通孔/玻璃基板/先進封裝/CPO/應用市場的企業(yè)同仁參與，轉化新技術、打通供應鏈，共謀新產業(yè)。同時，圍繞下一代半導體封裝技術的突破進展，我們還開辟了“未來半導體封裝技術”展區(qū)，協同創(chuàng)新，打通邊界，融匯技術，推動先進封裝面向產業(yè)化，迎接更加智能的2030年代。
2024年9月鈦昇科技發(fā)起成立了“玻璃基板供應商 E-core System 大聯盟”，集結多家半導體設備、載板業(yè)、自動化、視覺影像、檢測及關鍵零組件大廠，匯聚各自的專業(yè)技術，提供設備與材料完整解決方案。目前該聯盟成員包括亞智、辛耘、翔緯、凌嘉、銀鴻、天虹、群翊、上銀、大銀微系統、臺灣基恩斯、盟立、羅升、奇鼎及Coherent等。
為響應包括臺灣E-Core System在內的產業(yè)界對玻璃基板生態(tài)的共建共生需求，ITGV2025年中論壇將打造中國玻璃基板供應鏈聯盟，匯聚參加本次論壇的全部演講單位與受邀企業(yè)、贊助單位、展覽單位，共克時艱，串通供需，合作開發(fā)，推動玻璃基板的落地應用。
玻璃基板作為下一代封裝技術
復盤芯片基板的發(fā)展歷史，英特爾認為半導體行業(yè)主流的基板技術將會每15年改變一次，未來行業(yè)將會迎來玻璃基板的轉變，而從有機板到玻璃基板的這個轉變將在近10年發(fā)生，同時英特爾也認為玻璃基板的出現并不會馬上完全取代有機板，而是會在未來一段時間內和有機板共存。
回顧基板技術的發(fā)展歷程，從20世紀70年代BT材料在日本三菱瓦斯的研發(fā)到80年代BT材料在覆銅板上的量產應用，再到1996年Ajinomoto得到Intel的需求輸入，利用4個月的時間開發(fā)出的ABF材料，為我們這個行業(yè)建立起了持續(xù)20年的有機基板的基材體系。而進入到21世紀第二個十年，先進封裝尤其是算力芯片開始對于基板提出了三個方面的挑戰(zhàn)，就是大尺寸、高疊層、細線路，當前的材料體系在解決這些訴求時開始逐漸暴露出一些問題。TGV技術最初出現于2008年，源自于2.5D/3D集成TSV轉接板技術。主要目的是解決TSV轉接板在高頻或高速信號傳輸方面因硅襯底損耗而導致的性能下降、材料成本高和工藝復雜等問題。
佐治亞理工大學在2015年前開始了利用玻璃作為BT芯板替代者的探索。2018到2023年，玻璃IC載板從概念逐漸走向實物原型的開發(fā)階段。
2023年9月，英特爾推出基于下一代先進封裝的玻璃基板開發(fā)的最先進處理器，通孔節(jié)距75um，計劃于2026至2030年量產。并稱該成果將重新定義芯片封裝的邊界，能夠為數據中心、人工智能和圖形構建提供改變游戲規(guī)則的解決方案，推動摩爾定律進步。英特爾玻璃基板的啟動這標志著玻璃載板從概念驗證階段進入了小規(guī)模生產和商用測試階段。
英特爾表示，玻璃基板更高的溫度耐受可使變形減少50%，便于更靈活地設置供電和信號傳輸規(guī)則，比如無縫嵌入光互連、電容、電感等器件。如今數據中心的業(yè)務壓力越來越大，對于降低功耗以及對光模塊封裝集成度需求在提升。CPO(共封裝光學)封裝載板所用到的核心技術TGV，相比之下玻璃基作為芯片封裝載板具備更優(yōu)的散熱性，其在大功率器件封裝和高算力數據中心服務器等領域具有一定的應用空間。
英偉達指出，AI所需的網絡連接帶寬將激增32倍，繼續(xù)使用傳統光模塊將導致成本翻倍和額外的20-25%功耗。CPO技術有望降低現有可插拔光模塊架構的功耗達50%。因此，有望成為滿足AI高算力需求的高效能比解決方案。英特爾研發(fā)的可共同封裝光學元件技術(CPO)通過玻璃基板設計利用光學傳輸的方式增加信號。并聯合康寧通過CPO工藝集成電光玻璃基板探索400G及以上的集成光學解決方案。IBM、II-VI、HPE、Fujitsu、Furukawa也開發(fā)了基于硅光解決方案的CPO產品，將芯片倒裝到玻璃基板上。
四個芯片的位置，兩個邏輯和兩個內存。左圖邏輯和內存垂直堆疊在玻璃中，有圖芯片僅并排放置在硅、Shinko和APX中。橫斷面視圖見圖左。圖源：Georgia Institute of Technology
英特爾還開發(fā)了一種電子功能組裝多芯片封裝 (MCP) 測試工具，具有三個重新分布層 (RDL) 和 75μm 的玻璃通孔 (TGV)。填充式 TGV 的長寬比為 20:1，核心厚度為 1 毫米，適合人工智能和數據中心應用。英特爾聲稱擁有 600 多項與架構、工藝、設備和材料相關的發(fā)明。
AI催生玻璃基板演變與競爭
11月18日，英特爾將 2024 年度發(fā)明家 (IOTY)命名為Gang Duan。據英特爾官網介紹，Gang Duan是英特爾基板封裝技術開發(fā)集團的首席工程師和后端區(qū)域經理。他在英特爾工作了 16 年，致力于推動硅片封裝組合方式的進步，發(fā)明了更好的互連、在基板內嵌入微型連接芯片（如 英特爾 EMIB），并率先發(fā)明了玻璃基板，他還帶領工程師協同鏈條上的企業(yè)破解了玻璃基板的共性和刁鉆技術難題，推出下一代顛覆性基板封裝技術。
雖然英特爾尚未得到 390 億美元美國芯片法案撥款的足夠重視，但Gang Duan的獲獎表明，英特爾除了重視在設計處理器和其他電子產品方面所做的所有工作外，還重視先進封裝方面的成就。英特爾將玻璃基板視為下一代AI芯片封裝的關鍵技術，這項突破性技術將使封裝中的晶體管繼續(xù)擴展，從而產生以數據為中心的應用，從而引領人工智能進入2030年代。
包括玻璃基板和光電共封在內，這些底層技術創(chuàng)新將有助于英特爾及其代工客戶打造性能更強、功耗更低的芯片，靈活滿足智能計算的算力需求。如今，英特爾正在將這項任務按計劃執(zhí)行到底，盡管這位老牌勁旅以壯士斷腕的勇士實施 100 億美元的成本削減計劃（包括裁員 15,000 人）。
英特爾與設備材料合作伙伴展開了密切合作。如展開與LPKF 和德國玻璃公司 Schott 合作，致力于玻璃基板的商業(yè)化。值得注意的是，在英特爾總部所在地美國，賓夕法尼亞州立大學領導了一項全國性的努力，有十多所著名大學和材料、零部件和設備公司在玻璃基板研究方面進行合作。英特爾還帶頭組建了一個生態(tài)系統，已經擁有大多數主要的 EDA 和 IP 供應商、云服務提供商和 IC 設計服務提供商。英特爾還與著名玻璃加工廠LPKF和德國?；維chott合作。
如今英特爾已投入超10億美元在亞利桑那州擁有一條完全集成的玻璃研發(fā)線，該封裝產線2027/2028年開始使用玻璃基板，2030年開始批量生產。第一批玻璃芯基板的高端HPC和AI芯片產品將是英特爾規(guī)模最大、利潤最高的產品，更是其至強處理器等龐然大物的后繼者。英特爾正在努力恢復長久以來被臺積電和三星蠶食的實力，雖然目前深陷沉重的困境。
作為全球芯片制造商二把手三星自然無法直視英特爾玻璃基板業(yè)務上鶴立雞群，終于在2024年3月宣告了加速玻璃基板芯片封裝研發(fā)。
2024年3月，三星組建了一個由三星電機、三星電子和三星顯示器部門組成的聯合研發(fā)（R&D）統一戰(zhàn)線，以在盡可能短的時間內開發(fā)玻璃基板并將其商業(yè)化。事實上，三星電機已在CES上就宣布計劃在 2026 年大規(guī)模生產玻璃基板，比英特爾更快。將加強玻璃基板硬度，增加高帶寬存儲器（HBM）、中央處理單元（CPU）和圖形處理單元（GPU）等級數。
三星電子預計將專注于半導體和基板的集成，而三星顯示器將處理與玻璃加工相關的方面。三星電機已于2024年1月宣布開發(fā)半導體封裝玻璃基板，計劃于2025年試產線將制造玻璃基板試制品，預計在2026/2027年面向高端SiP（System-in-Package）市場進行玻璃基板的量產。這標志著三星電機首次與三星電子和三星顯示器等電子元件子公司合作進行玻璃基板研究。三星的快速反擊是基于玻璃基產品可能對扭轉AI半導體產業(yè)格局產生潛在影響的決策，這種協作方式旨在增強集團的競爭優(yōu)勢。
目前，三星建設試生產線的主要設備合作公司包括Philoptics、Chemtronics、重友M-Tech，以及德國LPKF等。一旦設備搬入完畢，并完成準備工作，預計最快2024年底/2025年初生產線將實現稼動。
SKC一直在尋找中小型半導體公司作為收購目標，作為其業(yè)務轉向芯片測試。先后將全球第一大半導體測試座生產商ISC、美國玻璃基板制造商Absolics收為囊中。如今Absolics（應用材料也入股）?變成 SKC 的子公司，戰(zhàn)略執(zhí)行 SK 集團的半導體業(yè)務。SKC已推出了超級計算機（HPC）用玻璃基板的試制品，目標在2025年率先實現玻璃基板的商業(yè)化。
SKC認為玻璃基板可以將更多的MLCC埋入到玻璃基板內部，騰出的空間可以用于增加CPU/GPU面積，或者可以搭載更多的存儲芯片，數據處理速度顯著提高，同時SI 提高 40%，PI 提高 50%。目前已在美國佐治亞州總投資6億美元建設一家4000塊/月的玻璃基板工廠，目標是在 2024 年下半年開始量產，2027-2028年建造第二座工廠，產能是24000片/月，將為 HPC 相關封裝公司、數據中心、人工智能等提供高性能/低功耗/外形尺寸等差異化價值。Absolics 的目標是贏得英特爾、Nvidia、AMD、博通和其他主要芯片制造商等客戶。
SKC還參與了對美國專門從事半導體封裝的初創(chuàng)公司 Chipletz 的 B 輪投資（日月光也是 Chipletz 的主要投資者）。Chipletz 總部位于德克薩斯州的無晶圓廠基板公司，于 2016 年作為AMD)的內部風險投資公司成立，并于 2021 年分拆為獨立實體。Chipletz專門從事芯片封裝，該司有種稱為智能基板的技術（Smart Substrate?），采用尖端的小芯片集成技術，無需插入器即可從頭開始徹底改造 AI 和 HPC 系統，能支持集成幾乎所有制造商的芯片。
美國對先進封裝基板材料的重視已上升至國家角度。根據美國商務部公告，24年5月23日，美國拜登政府宣布美國商務部與韓國SKC的子公司Absolics簽署了一份不具約束力的初步條款備忘錄(PMT)，根據《芯片和科學法案》提供高達7500萬美元的直接資金，支持其在佐治亞州科文頓建造一座120.000平方英尺的工廠，并開發(fā)用于半導體先進封裝的基板技術，這也是CHIPS首次提議投資于通過制造新型先進材料來支持半導體供應鏈的商業(yè)工廠。11月22日,美國商務部再次撥款1億美元將 Absolics 財團作為國家先進封裝制造計劃 (NAPMP) 資金的接受者，該計劃是《創(chuàng)造有益的半導體生產激勵措施 (CHIPS) 法案》的一項研發(fā)計劃。
Absolics是韓國SK集團的子公司，主要提供面向HPC、數據中心、AI等應用的高端玻璃封裝基板。根據公司官網，公司提供的玻璃基板封裝方案可以有效減少封裝厚度、簡化封裝結構，并大幅提高CPU/GPU的運行速率，帶來近40%的芯片性能提高。
供應鏈人士向未來半導體反饋，Absolics正在與 30 多個合作伙伴聯合開發(fā)玻璃芯基板面板制造，目前已獲得 7500 萬美元融資。Absolics 旨在通過其基板和材料先進研究與技術 (SMART) 封裝計劃，構建玻璃芯封裝生態(tài)系統，以超越當前的玻璃芯基板面板技術，并支持對未來大批量制造能力的投資。該公司的玻璃基板研發(fā)也有望與SK海力士公司之間的AI芯片聯盟產生協同效應。和英偉達公供應協同也旨在鞏固其在玻璃基板研發(fā)領域的領先地位，同時加大力度為客戶批量生產定制產品。該公司于2024年上半年建成年產能12,000平方米的第一家工廠，計劃于2025年初正式量產。產能顯著提高的第二座工廠也在量產計劃內。
巨頭扎堆，臺積電消息也暴雷了。法人表示，CoWoS先進封裝產能吃緊，同時積極推動扇出型面板級封裝（FOPLP），相較于傳統PCB，玻璃基板具備更高的強度和散熱性能，正符合先進封裝需求。法人進一步分析，未來隨著臺積電大規(guī)模應用FOPLP技術，玻璃基板需求將持續(xù)增長。
到2030年，英偉達依舊GPU領域的佼佼者。臺積電（TSMC）將要生產這些芯片，并將它們與高帶寬內存夾在一起。然而，臺積電不得不面臨封裝技術的革新，甚至包括顛覆自家的2.5D技術。如今臺積電重啟玻璃基板的研發(fā)。為滿足大客戶的客制化需求，臺積電正加足馬力攻克玻璃中介層金屬化的產業(yè)化難題。臺積電十幾年前研發(fā)玻璃上中介層封裝結構，潛心研究玻璃沉銅金屬化附著力促進劑、表面均勻性和微孔離子蝕刻以及玻璃基板上具有精細特征和超多層金屬布線。這些技術專利并沒有正式宣布，而臺積電一旦完成產品上市，其工藝定將成為玻璃基板的電鍍和其他制程的全球技術標準。臺積電玻璃技術直接瞄準下一代AI和硅光子的量產。試驗中的矩形基板尺寸為 510×515mm，但有消息稱新定案版本為 600×600m。
鑒于臺積電在開發(fā)未來FOPLP封裝的玻璃基板的純熟程度，英特爾、三星倍感壓力。如今，臺廠已組建玻璃基板技術聯盟，將所有玻璃基板設備廠商聚集在一起，在臺積電這位大哥的帶領下，搶占2025-2026年的市場化窗口期。
臺積電狂砸 171.4 億新臺幣購入群創(chuàng)南科四廠，未來作為先進封裝廠房甚至生產線進制程皆是選項。
AMD計劃在2025年至2026年間推出玻璃基板，計劃在超高性能系統級封裝(SiP)產品中引入。據韓國媒體報道，AMD 正在對全球幾家主要半導體基板公司的玻璃基板樣品進行性能評估測試，打算將這種先進的基板技術引入半導體制造領域。如無意外，AMD將在EPYC處理器、Instinct加速器中首先引入玻璃基板封裝。
華為海思是中國唯一一家可以在玻璃基板研發(fā)應用上扛鼎全球的AI設計公司。海思下一代AI芯片將對標英偉達、AMD等大廠，從事實驗于玻璃基板的大芯片正在協同海內外廠家合作開發(fā)。同時開發(fā)玻璃基板技術的HPC/AI、射頻、CIS的芯片產品。華為或趕在英特爾之前量產下一代AI芯片。
隨著AI技術的不斷發(fā)展和應用領域的廣泛拓展，玻璃基板作為新一代先進封裝基板材料的潛力愈發(fā)顯著。當前，企業(yè)高管們正面臨著前所未有的機遇與嚴峻挑戰(zhàn)，他們需精準把握時勢、迅速做出明智決策，以充分利用這一行業(yè)變革帶來的新契機。未來發(fā)展具體如何？iTGV2025年中論壇將為您呈現一次清晰的方案。
· iTGV2025(年中論壇)議題方向
本屆會議議題將包括但不限于玻璃基板技術，延展到面板級封裝與共封裝技術等展開探討與分享，涵蓋議題如下：
玻璃通孔與先進封裝：2.5D/3D TGV、Chiplet、扇出面板級封裝（FOPLP）、扇出晶圓級封裝(FOWLP)、異質整合、玻璃中介層、玻璃轉接板、RDL、系統級封裝；
玻璃通孔的設計方案：EDA、玻璃基板設計、玻璃通孔制備方法、玻璃通孔結構及應用和垂直互聯的設計方案以及檢測、測試方案、光學/電氣性能/機械測試；
玻璃通孔與互聯集成（材料+設備）：激光誘導、高深寬比的刻蝕、濺射、通孔填充與金屬化、RDL互連、CMP平坦化、粘合、切割、除泡、清洗方案等；多芯片堆疊與混合鍵合方案；高帶寬內存與異構集成方案；
玻璃基板：玻璃材料、PI、ABF、玻璃陶瓷及其他創(chuàng)新融合方案；
玻璃芯載板面向新興市場的應用：在晶圓級/面板級封裝、Chiplet、Mini/Micro直顯、共同封裝光學（CPO）、MIP封裝、2.5D/3D封裝、MEMS傳感器、射頻芯片、光通信的應用企業(yè)；
TGV技術在未來人工智能的創(chuàng)新應用；
除玻璃基板以外的，下一代封裝技術路線，如量子信息與先進封裝的融合。
iTGV2024演講報告匯聚了中科院微電子所、華為海思、中國大陸及臺灣、海外主要的玻璃基板鏈條企業(yè)，演講主題和質量馳名天下，成為2024年度所有展會和論壇中，觀眾上座率最高、演講場次最多、開始最早結束最晚的單天論壇。
iTGV2025將繼往開來，推動創(chuàng)新，隆重邀請中科院微電子所、華為海思、長電科技、通富微電、Ayar Labs、SKC及大陸供應鏈、臺灣供應鏈、國際供應鏈，齊聚一堂，規(guī)劃未來，迎接肉眼可見的玻璃基板封裝樣品。
公益通道：如您是致力于玻璃技術進步與落地的全球知名研究單位與私人組織，可申請免費演講通道，請聯絡ITGV會議負責人齊道長（電話/微信：19910725014），在有限的公益演講名額中讓給您黃金的演講時段。其余商業(yè)企業(yè)為有償演講服務。
