封装材料的“玻璃革命”：芯片行业何以竞相转用玻璃基板？

台积电、英特尔、三星等全球半导体巨头纷纷押注这一技术方向，试图以玻璃取代沿用数十年的有机基板和硅中介层。

这究竟是怎样的技术变革？玻璃基板缘何成为先进封装的“明日之星”？

—

为何要寻求新材料？

当前，以英伟达Rubin GPU为代表的AI芯片光罩尺寸持续放大，其面积已达传统芯片的5.5倍。一块标准12英寸晶圆仅能容纳7颗Rubin芯片，部分情况下甚至只能产出4颗。这种面积上的膨胀不仅严重制约了产能，更对封装技术提出了前所未有的挑战。

长期以来，芯片封装主要依赖两种材料：有机基板和硅中介层。

然而，随着AI算力激增，局限性日益凸显。

有机基板存在信号传输损耗大、热膨胀系数与硅芯片匹配度差的问题，在高温下极易产生翘曲变形，制约芯片性能提升。

硅中介层虽具备精细布线能力，但成本高昂且受限于晶圆尺寸，一旦部分区域出现缺陷，整片便无法充分利用。当AI芯片的集成度和功能复杂度不断提升，传统材料已然逼近物理极限。

正是在这一背景下，玻璃基板凭借其卓越的物理特性，成为突破瓶颈的关键材料。

-玻璃的优势-

相较于传统材料，玻璃基板在多方面展现出压倒性优势。

卓越的电气性能：玻璃天然具备极低的介电常数和损耗因子。数据显示，玻璃基板在10GHz频段的信号传输损耗仅为0.3dB/mm，介电损耗较传统有机基板降低50%以上，能大幅减少信号延迟、衰减和串扰，完美适配AI芯片、5G/6G通信芯片的高频需求。

极佳的尺寸稳定性：通过调整材料配方，玻璃基板的热膨胀系数可精准调控至3-5ppm/℃，与硅芯片高度匹配。这使得基板在冷热循环过程中的翘曲度减少70%，尤其在大尺寸封装场景中，这一优势更为关键。相比之下，玻璃基板的翘曲率可比传统材料降低约50%，定位精度提升35%。

超高的平整度与布线密度：玻璃基板表面粗糙度可控制在1nm以下，比有机材料光滑约5000倍，无需额外抛光处理即可为微米级布线提供理想基底。目前其已能实现2μm/2μm线宽线距的超精细布线，通孔密度达105个/cm²，是传统有机基板的10倍以上。连接密度提升10倍的同时还能降低能耗，使同等面积内封装更多硅芯片成为可能。

成本优势：相比成本高昂且尺寸受限的硅中介层，玻璃中介层在实现更高互连密度的同时，具备更好的成本扩展性，且能制成大面积面板形态，大幅提升生产效率。

此外，玻璃在通信波长下的透明特性，使其能将波导嵌入叠层玻璃结构中，为芯片间的光互联奠定基础，满足6G等未来通信需求。

巨头竞逐：台积电、英特尔、三星加速布局

面对玻璃基板的广阔前景，全球半导体巨头纷纷加码投入。

台积电：从CoWoS到CoPoS

台积电正在将其主力封装技术CoWoS向“面板化”方向升级，推出CoPoS（Chip on Panel on Substrate）封装技术。2026年4月，台积电董事长魏哲家透露，公司正在搭建CoPoS试点产线，预计6月全面建成，下半年启动小批量试产。CoPoS采用方形面板取代传统圆形硅中介层，面板尺寸可达310×310mm、515×510mm甚至750×620mm，远大于300mm圆形晶圆，可大幅提升材料利用率与产出效率。

台积电的长远目标明确：以玻璃基板取代硅中介层，降低生产成本、提升产能效率，满足AI芯片客户庞大的需求。业内普遍预期，CoPoS的大规模量产将在2028年至2029年间逐步展开，量产将落地台积电嘉义先进封测7厂。

英特尔：玻璃基板与EMIB融合的先驱

英特尔是玻璃基板领域的早期探索者。2023年9月，英特尔率先推出业界首款用于下一代先进封装的玻璃基板技术。2026年1月，英特尔在NEPCON Japan展会上首度公开展示了结合EMIB与玻璃基板的先进封装方案。该封装尺寸达78mm×77mm，采用10-2-10堆叠架构（10层RDL、2层玻璃核心层与10层底层布线层），可支持2倍reticle规模，封装中整合了多条EMIB桥接结构用以连接多颗计算芯粒，定位直指AI数据中心与高性能计算市场。

英特尔已在亚利桑那州累计投入超10亿美元建设玻璃基板专属研发与量产线，2026年1月正式宣布玻璃基板技术进入大规模量产阶段。

三星与韩国阵营

韩国企业正以三星电机和SKC旗下Absolics为核心，加速追赶。三星电机自2025年起持续向苹果提供玻璃基板样品，业内推测苹果已开始测试先进玻璃基板，甚至可能为未来设计自家服务器芯片封装铺路。SKC旗下Absolics在美国佐治亚州建成了全球首座实现量产的玻璃基板工厂，其目标是在英特尔仍处于研发阶段之际率先实现全面量产，抢占材料标准制定权。三星则计划2028年前逐步过渡到玻璃基板，以满足客户需求。

值得关注的是，这场竞赛的背后还隐藏着标准制定权的争夺。如果英特尔成功主导玻璃基板的设计标准，全球无晶圆芯片设计公司可能被迫遵循其规范，这将对韩国半导体生态系统构成重大威胁。

技术与产业链挑战：玻璃封装的艰难征途

当然，任何新技术都得面临诸多技术挑战。

TGV技术的成熟度是玻璃基板成败的关键。

玻璃基板封装需要将原先TSV工艺转化为TGV（玻璃通孔）工艺，即在玻璃基板上制作垂直贯通的微小通孔并填充导电材料，以实现不同层面的电气连接。然而，激光或化学蚀刻仍存在孔径形状不一、表面粗糙度高等问题，影响后续导电性与金属填充均匀性。

玻璃材料的脆性问题同样棘手。

玻璃虽刚性高但脆性大，在工艺、封装压合、测试或使用过程中易受微裂纹影响，造成电气异常。此外，铜与玻璃之间热膨胀系数差异大，长期热应力累积易导致界面剥离。随着基板尺寸增大，翘曲问题愈发严重，成为大规模量产的最大障碍之一。

从产业链角度看，玻璃基板的成功依赖材料、设备、封装等多环节的协同突破。

全球范围内，中国大陆厂商也在积极布局：京东方、沃格光电、帝尔激光、云天半导体等企业已在TGV技术方面取得进展，部分企业实现了高深径比通孔、晶圆级量产等突破。

据中国台湾玻璃基板供应链规划，技术路线已明确：2025年采用Chip-First方法，2026年过渡到RDL-First工艺，计划于2027年量产复杂的TGV工艺，与台积电的需求高度同步。

产业前景：百亿美元市场的黎明

尽管挑战重重，玻璃基板的商业化步伐正在加速。浙商证券研报指出，玻璃基板预计将在2026-2030年期间量产，有望在AI、HPC等高端市场率先落地。华福证券研报则认为，2026年有望成为玻璃基板小批量商业化出货的节点。

从市场规模来看，2024年全球封装基板市场规模达126亿美元，Prismark预计2029年将增长至180亿美元。据Verified Market Reports研究，与此同时，全球先进封装市场预计2030年将接近800亿美元，2024-2030年复合年增长率达9.5%。

尽管英特尔在2025年曾传出收缩玻璃基板投入的消息，但随后的技术展示已清晰表明，英特尔并未退出这一赛道，而是回归聚焦主业、协同产业的务实选择。玻璃基板的技术潜力毋庸置疑，现阶段最大的挑战在于工程化落地。（工程化能力最强的是中国，来中国吧）

结语

从有机基板到硅中介层，再到玻璃基板，封装材料的演变映射着半导体行业对更高性能的不懈追求。

台积电的CoPoS试点线、英特尔的厚芯玻璃基板、三星电机的样品供应，无不在宣告：一场围绕先进封装材料的变革已然拉开帷幕。

玻璃基板有望成为继晶圆尺寸扩大、制程微缩之后，芯片行业“从0到1”的重大材料革新。在未来几年，随着TGV技术成熟度提升、产业链协同深化，玻璃基板将逐步从试验线走向大规模量产，为AI芯片的算力跃迁提供坚实的封装底座。

科技似乎无穷无尽，人类乐此不疲。

来源：网络信息编辑整理。