摩尔定律遭遇物理 “死胡同”， TGV是突破算力桎梏的技术切口？

文 | 产业观察室，作者 | 方建华, 国科新能创投创始合伙人

在摩尔定律逼近物理极限的“后摩尔时代”，半导体产业的演进逻辑正发生深刻嬗变。过去我们依赖的二维平面微缩红利渐趋枯竭，三维集成（3D Integration）由此成为延续摩尔定律、突破算力桎梏的必由之路。

然而，2.5D/3D封装与异构集成的纵深发展，对垂直互连密度与基板物理性能提出了极为苛刻的要求。硅基板在高频损耗、制造成本与工艺复杂度上的先天不足持续放大，而玻璃基板凭借低介电损耗、高尺寸稳定性等独特优势，正推动半导体封装由“硅基时代”向“玻璃基时代”悄然跨越。

在此进程中，玻璃通孔（Through-Glass Via,TGV）技术作为连接宏观材料与微观电路的关键枢纽，不仅是先进封装的一项核心支撑技术，更已成为半导体产业价值重构的战略制高点之一。

TGV基板产业链示意图（图片来源：环洋市场咨询）

技术迭代的必然逻辑

回顾半导体封装技术的百年演进，其核心诉求始终未脱离“更高集成度、更低损耗、更低成本”这三个维度。

硅通孔（TSV）技术虽曾占据主导，但其物理本质上的半导体属性，使其在高频信号传输中难以规避串扰与损耗的物理瓶颈。加之氧化绝缘层沉积、薄晶圆拿持等繁复工艺，导致硅基转接板的制造成本居高不下。数据表明，其成本约为玻璃转接板的八倍。更为关键的是，硅的介电常数约为玻璃的三倍，损耗因子更是高出数个数量级。在5G/6G通信与AI算力爆发的当下，这种材料层面的“物理赤字”，已严重制约了高端芯片的性能释放。

TGV技术的崛起，正是基于对上述物理极限的深刻洞察与突破。以高品质硼硅玻璃或石英为基材，通过激光诱导、湿法蚀刻与电镀填充等工艺，TGV实现了微米级的垂直互连。

其优势不仅在于优良的高频电学特性，更在于大尺寸超薄衬底的易获取性与工艺的简化性。无需复杂的绝缘层沉积，且在超薄状态下仍能保持极低的翘曲度，使得TGV成为射频芯片、高端MEMS及高密度系统集成的理想载体。这不仅是工艺的革新，更是材料科学赋能信息产业的一次范式转移。

全球竞合与中国的方位

全球产业巨头对TGV的战略价值早有卡位。美国康宁、日本旭硝子等国际玻璃巨头，凭借在超大尺寸、超薄柔性玻璃领域的深厚积淀，构筑了坚实的材料壁垒。在工艺端，欧美日企业依托先发优势，在高深宽比成孔与低温键合等核心环节形成了技术垄断，全球60%以上的核心专利皆出于此。

然而，全球产业链的韧性正面临重构，中国半导体产业在先进封装领域的突围，亟需寻找一个能够实现“换道超车”的技术奇点，TGV或许正是一种历史契机。国家“十四五”规划及新一代人工智能发展规划中，对三维集成技术的战略定调，为国内产业的崛起提供了顶层设计的支撑。

谈及此处，安徽华创鸿度的探索颇具样本意义。作为国内TGV技术研发的先行者之一，华创鸿度并未盲目跟从，而是立足安徽省半导体材料与装备的产业土壤，聚焦激光诱导刻蚀这一关键路径。其在深宽比20:1通孔量产上的突破，标志着中国企业已具备挑战国际先进水平的硬核实力。

这种以激光诱导变性、氢氟酸刻蚀为核心的工艺路线，巧妙平衡了高深宽比、侧壁质量与制造成本，为国内TGV的产业化探索出了一条可行之路。

但必须清醒地看到，华创鸿度的突破并非孤峰独秀，而是中国TGV产业链协同演进的缩影。从专用玻璃基材的研发，到飞秒激光设备、电镀填充设备的国产化替代，再到下游AI芯片与射频器件的验证应用，一条“材料-设备-工艺-应用”的完整生态链正在形成。

这种全链条的协同创新，是中国制造业体系优势的集中体现。

广阔的应用图景与隐忧

从产业前景看，TGV技术的应用场景正随算力革命持续扩容。在AI算力领域，面对E级算与万亿参数大模型训练芯片对散热与信号完整性的极致要求，TGV玻璃基板提供了“低损耗、高稳定、强散热”的物理底座，已成为NVIDIA、AMD等头部企业高端AI加速器的核心适配方案；在通信领域，其低介电损耗特性适配6G射频天线需求，在光电共封装（CPO）领域的应用探索已取得阶段性进展；在存储领域，玻璃基板正被测试应用于下一代HBM4内存封装，以优化散热与互连性能。

市场规模预测印证了产业潜力。MarketsandMarkets数据显示，全球半导体玻璃基板市场规模将从2023年的71亿美元增长至2028年的84亿美元，其中存储与逻辑芯片封装细分领域复合年增长率高达33%。

但乐观预期背后，我们仍需正视技术与产业化瓶颈。玻璃材质“硬且脆”的物理特性，导致高深宽比通孔批量制造良率控制难度极大；低温键合、玻璃-金属共晶键合等前沿技术尚未成熟，热膨胀系数匹配问题仍需攻克；玻璃低热导率带来的散热挑战，以及透明材质专用测试技术的缺失，均是产业化的关键障碍。

此外，长期可靠性数据积累（包括机械强度、耐热循环性与吸湿性等）需要时间验证，前期设备投入高、量产规模不足也导致单位成本居高不下，这些因素共同构成了TGV技术商业化的“死亡谷”。

TGV技术的崛起，不仅是半导体封装工艺的一次技术迭代，也是中国半导体产业实现高质量发展、摆脱路径依赖的战略抓手之一。未来五至十年，随着产业链协同的深化与工艺瓶颈的逐一突破，TGV有望推动三维集成迈入全新阶段。

着眼当下，我们既要为中国企业在TGV领域取得的突破感到振奋，也深知技术赶超之艰难。这是一场持久战，唯有坚持自主创新、沉下心来做实业、扎扎实实地补齐基础短板，中国半导体产业方能在这场关乎未来的技术革命中，完成从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”的历史性跨越。