基板的演進歷程

封裝基板在過去幾十年來已經經歷了多次轉變，基板的需求始于早期的大規模集成芯片，隨著晶體管數量增加，需要將它們連接到更多的引腳上。

最早的芯片封裝，如雙列直插式封裝，使用框架來固定硅芯片和提供信號路徑。

自上世紀70年代以來，基板設計不斷演變，包括金屬框架、陶瓷芯片和有機封裝。

不難發現，每次迭代的基板都比上一次具有更好的性能，從而可以更輕松地將大量信號和電源引腳布線到日益復雜的芯片上。

雖然現在仍會看到引線框架和陶瓷芯片，但有機基板在過去幾十年中一直是該行業的支柱。

玻璃基板有何優勢，引得幾家大廠競折腰

在半導體領域追求推進摩爾定律極限的當下，行業公司們都在使出渾身解數，以圖納入更多晶體管、實現更強算力。

不過之前，大部分競爭焦點集中于如3D封裝等工藝環節，而玻璃基板則代表著另一環節競爭——材料。

對于基板材料領域而言，玻璃基板是一項重大突破，它可解決有機材質基板用于芯片封裝產生的翹曲問題，突破現有傳統基板限制，讓半導體封裝晶體管數量極限最大化，同時更省電、更具散熱優勢。

因此廠商們對其給予厚望，到2030年之前，半導體產業很可能會達到使用有機材料在硅封裝上延展晶體管數量的極限，有機材料不僅更耗電，且有著膨脹與翹曲等限制，而玻璃基板技術突破是下一代半導體確實可行且不可或缺環節。

該突破使封裝技術能夠持續擴展，實現在單一封裝中容納1兆個晶體管目標，并將摩爾定律延續到2030年之后。

蘋果正在與供應商討論

據Digitimes報道，三星目前正在研究這項技術，蘋果正在與幾家未具名的供應商進行討論——三星肯定也在其中。

三星集團的子公司將合作投資玻璃核心基板（GCS）的研發，以加快其商業化，旨在與在該領域處于領先地位的英特爾競爭。

據報道，蘋果正在與幾家公司討論制定將玻璃基板融入電子設備的戰略，未來蘋果采用玻璃基板預計將顯著拓寬應用領域范圍。

半導體行業人士表示，玻璃基板或將成為各國共同開發的新領域，除基板制造商外，還將吸引全球IT設備制造商和半導體廠商的參與。

三星在這方面處于有利位置，因為用于制造先進多層顯示器的許多技術也適用于制造玻璃基板PCB。

蘋果目前在 iPhone 15 Pro機型中采用的A17 Pro中的3nm芯片處于領先地位，并計劃采用 2nm，然后是1.4nm。

三星集團對玻璃基板的重視

英特爾和三星的積極部署，可以理解為是其迎戰臺積電的一大策略。

當前，在先進工藝領域臺積電依舊領先，而在先進封裝領域臺積電CoWoS實力雄厚，擁有較高的專利壁壘。

英特爾和三星除在工藝層面加緊布局之外，先進封裝領域也需要尋求新的路徑實現追趕甚至超越，而玻璃基板成為一個最佳的“跳板”。

有行業專家表示，臺積電雖還沒有相關動作，但應該也在密切關注。

臺積電在CoWoS領域火力全開，接連獲得大廠訂單享受紅利，因而并不急于投入巨資押注玻璃基板，仍將繼續沿著現有路徑升級迭代，以保持領先地位不可撼動。

而一旦臺積電覺得時機成熟，將會大幅加碼。而在這項技術領域中，除了英特爾和三星，已有多個強勁對手入局。

3月25日，LG Innotek CEO Moon Hyuk-soo在回答有關發展半導體玻璃基板業務的問題時表示：“我們半導體基板的主要客戶是美國一家大型半導體公司，該公司對玻璃基板表現出極大的興趣。當然，我們正在為此做準備。”

日本DNP展示了半導體封裝的一項新開發成果——玻璃芯載板 (GCS：Glass Core Substrate)，據稱可以解決ABF帶來的許多問題，準備在2027年量產。

DNP聲稱，其具有玻璃芯的HDI載板與基于有機樹脂的載板相比具有更優越的性能。據介紹，使用玻璃芯載板可以實現更精細的間距。

因此可以實現極其密集的布線，因為它更硬并且不易因高溫而膨脹。

DNP展示的示意圖甚至完全從封裝中省略了細間距載板，暗示這部分可能不再需要。

玻璃基板行業龍頭企業

玻璃基板行業的龍頭企業主要包括國內外的幾家大型企業。

其中，美國的康寧(Corning)是全球TFT玻璃基板領域的市場頭部企業之一，以其領先的技術和大規模量產能力而著稱。

康寧的產品不僅涉及玻璃基板，還廣泛應用于光通信、移動消費電子、顯示科技等多個領域。

在國內，彩虹股份、東旭光電、中國建材和凱盛科技等公司則是掌握玻璃基板生產技術的主要企業。

其中，東旭光電在玻璃基板領域具有顯著優勢，擁有多個生產基地，產品覆蓋G5、G6和G8.5代TFT-LCD液晶玻璃基板，其量產產能在國內位居第一，全球排名第四。

玻璃基板仍有現實的諸多挑戰

加工挑戰：玻璃基板的加工面臨著巨大挑戰，這些挑戰包括鉆孔和填孔的優化，需要考慮對脆性的處理、金屬線的粘附性不足，以及實現均勻的過孔填充和一致的電氣性能。

缺乏可靠性數據：與傳統的BT/ABF等基板相比，玻璃基板的長期可靠性信息相對不足。

這包括建立玻璃基板可靠性數據庫，涵蓋機械強度、耐熱循環性、吸濕性、介電擊穿和應力引起的分層等方面。

制造和測試挑戰：由于玻璃基板較脆，還需要重新開發制造設備。且由于玻璃的透明度高且反射率與硅不同，因此為測試帶來了獨特的挑戰，如依靠反射率來測量距離和深度可能會導致信號失真或丟失，從而影響測量精度。

有限的層數：玻璃基板的前景在于支持高密度互連的能力，這是下一代電子產品所必需的。但目前這種潛力因建設過程中的實際限制而受到限制。目前用于半導體封裝基板通常允許多層電路，包括頂部和底部以及內部層。

成本挑戰：成本也十分關鍵。即使技術上擁有優勢，但降低成本也是一大難題，何時能夠用上高性價比的玻璃基板還不確定。

結尾：

以玻璃基板制成的印刷電路板，可能是芯片發展的「下一個重大趨勢」，如今南韓方面消息指出，隨著人工智能競賽越演越烈，Nvidia、AMD、英特爾等，也都有意采用，估計最快2026年上路。