玻璃基板行业的发展现状与未来展望

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玻璃基板行业的发展现状与未来展望

一、玻璃基板在芯片封装中的应用原理与现状

玻璃基板在芯片封装中应用的核心驱动力源于半导体技术发展对高频、高密度封装的需求。随着芯片制程推进至3nm及以下，传统ABF载板、BT板在高频电特性（介电常数、损耗因子）、布线密度及散热性能上逐渐受限。玻璃作为绝缘体，介电常数约为硅的1/3，损耗因子比硅低两个数量级，可显著降低衬底损耗与寄生效应。同时，玻璃基板支持2-3微米线宽线距，与TSV（硅通孔）技术相当，但采用510×515mm方形尺寸，相比12英寸圆形硅片利用率更高，成本优势显著。

当前应用场景已从Chiplet封装中介板扩展至硅光模块（集成光波导）、射频芯片（高频绝缘特性）等领域，其中思科在5G射频芯片中已实现玻璃基板应用。

二、玻璃基板产业进展及英特尔布局

产业层面，玻璃基板仍处于技术验证向量产过渡阶段。英特尔作为核心推动者，通过亚利桑那州先进封装实验室牵头技术研发，重点解决玻璃基板量产化问题。其合作模式涵盖上游材料（旭硝子、康宁、肖特提供高纯度玻璃原材）、中游加工（欣兴、景硕等载板厂商合作制板）及下游封装（日月光合作集成）。目前英特尔产线主要用于内部验证，未大规模量产，其子公司或主导技术落地，但实际封装产能仍依赖外部代工。

三、海内外主要龙头布局与验证状态

海外企业：

英特尔：聚焦CPU、硅光模块及AI芯片封装，与旭硝子合作预打孔玻璃基板；

英伟达：主攻AI芯片载板/中介板，探索光-电集成方案；

思科：布局5G射频芯片与光模块封装，技术领先；

三星/SKC：三星在韩国、越南建线，SKC因竞争压力将产线转移至美国，专注PGV中介板。

国内企业：

力盟科技（前BOE团队）在3D封装领域进展突出，产品验证表现良好；

安杰利美维亚、沃格光电、天承等企业分领域布局，均处于认证阶段。

四、先进封装市场空间及产业成熟时间节点

市场空间：AI芯片Chiplet封装为核心刚需，预计未来3-5年玻璃基载板在光电封装领域产值将超30亿美元。

成熟时间：尽管2027年被（更多实时纪要加微信：jiyao19)提及为潜在批量应用节点，但因缺乏统一标准、头部厂商多方案并行（如英伟达多技术路线测试），产业成熟或需2-3年（预计2028-2029年）。

五、生产设备与ABF载板设备差异

玻璃基板设备与ABF载板差异显著，核心环节包括：

打孔工艺：ABF采用激光直接烧蚀，玻璃需激光诱导改性后氢氟酸腐蚀，设备要求更高（如乐普科、大族激光超快激光）；

镀膜工艺：ABF以电镀/化学镀为主，玻璃基板依赖PVD溅射镀膜，需匹配大面积基板的流水线式设备；

辅助环节：玻璃基板需黄光产线制作保护层，涉及光刻胶涂覆、曝光等半导体级工艺，而ABF无需此步骤。

六、旭硝子等原材厂商生产工艺

旭硝子、康宁、肖特等龙头采用热熔拉法生产高纯度硼硅玻璃，提供大尺寸基板（如510×515mm），并可根据需求预加工：

打孔处理：通过激光诱导+氢氟酸腐蚀实现精密通孔，直接供应英特尔等客户；

形态适配：部分裁切为12英寸玻璃晶圆，适配半导体现有PVD、光刻设备，提升兼容性。

七、产线投资额及设备价值量占比

国内一条510×515mm玻璃基板产线投资额约13-15亿元，设备价值量分布如下：

激光打孔及腐蚀线：占比30%，含激光设备（100万-1000万元/台）及氢氟酸蚀刻槽；

PVD及黄光设备：占比50%，含PVD镀膜机、曝光机（光刻机）等核心设备；

其他环节：清洗、烘烤等湿法设备占比约20%，价值量较低。

八、产能及价格测算

产能：单条产线满负荷年产能约8-10万平米；

价格：当前样品出货价2-4万元/平米，大规模量产后或降至0.2-0.8万元/平米（为当前1/5-1/10）。

九、成为芯粒封装刚需的核心指标

玻璃基板成为芯粒封装刚需的关键在于线宽线距密度与载板层数。当芯片集成度提升至需2-3微米线宽线距、多层布线时，玻璃基板在高频信号传输（低损耗）、机械稳定性（低CTE）及成本（大尺寸方形基板）上的优势显著，尤其适配高算力AI芯片的Chiplet集成需求。

十、与PCB形变问题的解决方式

玻璃基板与PCB的热形变差异（CTE不匹配）通过材料填充工艺缓解：在键合前铺设半固化填充胶膜，芯片与玻璃基板焊接时，凸点冲破胶膜实现电连接，未冲破区域固化后形成应力缓冲层，提升可靠性。该方案已通过英特尔验证。

十一、PVD刻蚀设备国产化及激光设备竞争力

PVD设备：国产化处于技术磨合阶段，尚未形成规模化替代能力；

激光设备：国内大族激光、华工激光在国内市场表现良好，但海外市场竞争力弱于乐普科、东台精密，短期难以进入台积电等国际供应链。

Q&A

Q1: 请介绍玻璃基板在芯片封装中的应用原理和现状，包括应用原因及产业进展。

A1:玻璃基板在芯片封装中的应用原理源于半导体产业对高密度、高频信号传输的需求。随着芯片制程从10nm、5nm发展至2nm、3nm，高频信号对材料的介电常数和损耗因子要求显著提升，普通PCB板已无法满足。玻璃作为绝缘体，介电常数约为硅的三分之一，损耗因子比硅低两个数量级，可降低衬底损耗和寄生效应，同时具备与硅相近的热膨胀系数（CTE），机械稳定性优于ABF、BT载板。此外，玻璃基板（TGV）相比硅基板（TSV）具有成本优势：玻璃为方形（主流510×515mm），与芯片形状匹配度高，材料利用率更高，且散热特性优于ABF载板。

产业进展方面，玻璃基板已在多个领域展开应用：一是硅光模块（CPU共封装光学载板），利用玻璃透明特性集成光波导；二是射频芯片，如思科的5G射频芯片已转向玻璃基；三是AI芯片Chiplet封装，解决高密度集成下的信号传输与散热问题。目前行业处于技术验证与合作开发阶段，英特尔等龙头通过先进封装实验室主导研发，与旭硝子、康宁等材料商及欣兴电子、日月月光等代工厂合作推进量产化，但尚未实现大规模量产。

Q2: 玻璃基板在芯片封装领域的产业进展和导入节奏是怎样的？

A2:玻璃基板在芯片封装领域目前处于技术验证与产业链合作阶段，尚未进入大规模量产。英特尔是主要推动者，其先进封装实验室牵头研发，联合旭硝子、肖特、康宁等玻璃材料商优化玻璃物性（电性、热学特性、纯度），并与台湾载板厂商（欣兴电子、景硕）合作基板制造，与日月月光合作封装集成，形成“材料-基板-封装”全链条协作模式。当前进展集中于批量验证，而非量产，例如英特尔亚利桑那州产线主要用于技术验证，未具备量产能力。

导入节奏方面，行业仍需解决标准化与工艺成熟度问题。目前不同厂商技术路线差异较大（如英伟达同时推进多方案），缺乏统一规范，且玻璃脆性导致的封装组装难题尚未完全突破，预计大规模量产需依赖头部厂商拉动产业链协同，短期内难以快速落地。

Q3: 除英特尔外，海内外其他主要龙头企业在玻璃基板领域的布局和验证状态如何？

A3:海外企业中，英伟达聚焦AI芯片封装载板与中介板，目标取代铜基板，集成光模块与AI芯片GPU，目前处于多方案并行验证阶段；思科重点布局5G射频芯片与光学光模块CPU封装，其5G射频芯片已优先采用玻璃基技术；三星在韩国本土及越南建设玻璃基板产线，侧重自有芯片封装需求；SKC因柔性玻璃业务受LG、三星挤压，将产线布局于美国，专注P G V玻璃中介板。

国内企业中，力盟科技在3D半导体封装领域进展领先，其技术源于京东方（BOE）团队，产品性能优于安杰利美维亚、沃格光电、天承等同行，目前处于客户认证阶段。整体来看，国内厂商尚未实现批量量产，多数处于技术研发与下游认证过程中。

Q4: 玻璃基板先进封装领域的市场空间及产业成熟时间节点如何？

A4:产业成熟时间节点方面，预计至少还需2-3年。当前行业缺乏统一技术标准，不同厂商（如英伟达）同时推进多技术方案，且玻璃基板与PCB组装的热形变、设备兼容性等工艺难题尚未完全解决，需头部企业拉动产业链协同以形成规模化应用。

市场空间方面，TGV玻璃基板在光电封装领域潜力显著。若1.6T载板在英伟达等需求下顺利落地，预计3-5年内全球玻璃基载板产值将超过30亿美元，主要应用于AI芯片GPU封装、硅光模块CPU封装基板等场景。长期来看，随着AI芯片、射频模块等需求增长，玻璃基板有望逐步替代部分有机载板，市场规模将进一步扩大。

Q5: 玻璃基板（含TGV工艺）生产设备与ABF载板设备有何差异？打孔是否使用超快激光？旭硝子的设备使用情况如何？

A5：玻璃基板生产设备与ABF载板差异显著，核心环节包括打孔、蚀刻与镀膜：

1. 打孔工艺：ABF载板以激光烧蚀或光刻为主，玻璃基板则采用超快激光诱导，通过激光改性玻璃材料后，再用氢氟酸蚀刻形成通孔，需配套黄光产线制作保护层以控制孔径一致性。

2. 镀膜工艺：ABF载板以电镀或化学镀为主，玻璃基板需采用PVD（物理气相沉积）制作种子层，再电镀增厚，设备需求与半导体晶圆镀膜更接近。

3. 其他差异：玻璃基板需配套氢氟酸蚀刻线（含清洗、烘烤环节）及自动化机械臂转运系统，而ABF载板无此需求。

旭硝子作为玻璃原材供应商，主要提供高纯度玻璃基材（如硼硅玻璃），其设备合作模式为：与激光设备商（如乐普科）合作完成打孔加工，将带有通孔的玻璃基板直接供应给英特尔等下游企业，自身不参与后续镀膜、线路制作环节。

Q6: 单位面积玻璃基板生产产线的设备价值量及投资额是多少？激光打孔、PVD等设备的价值量占比如何？

A6:国内一条510×515mm规格的玻璃基板产线投资额约13-15亿元，主要设备价值量分布如下：

激光打孔设备：占比约30%，包括超快激光系统（国产大族激光、华工激光设备单价100万-1000万元，进口乐普科设备价值更高）及配套氢氟酸蚀刻线（含机械臂、清洗槽）。

PVD及黄光设备：占比约50%，包括PVD镀膜机、曝光机（光刻机）或激光直写（LDI）设备，其中光刻机价值量最高（单台可达数亿元），LDI设备成本较低但精度有限。

其他设备：清洗、烘烤、转运系统等占比约20%，价值量相对较低。

该产线若全负荷运转，年产能约8-10万平米。

Q7: 目前玻璃基板一平米的出货价格大概是多少？大批量生产后价格可能达到什么水平？

A7:当前玻璃基板尚未大批量出货，出货价格因产品规格差异较大，按平米计算约2万-4万元。若未来实现大规模量产，随着工艺成熟度提升及材料利用率优化，价格有望降至当前水平的1/5-1/10。

Q8: 芯片的散热、面积等指标达到什么程度时，玻璃基板会成为芯粒封装的刚需选择？是否有相关指标？

A8:玻璃基板成为芯粒封装刚需的核心指标并非单一的散热或面积阈值，而是综合线宽线距密度、信号传输效率及可靠性要求。具体而言，当芯片集成度达到以下场景时，玻璃基板的优势显著：

1. 高频信号传输：当芯片频率超过10GHz时，玻璃的低介电常数（ε≈3-4）和低损耗因子可有效降低信号衰减，优于硅基板（ε≈11.7）。

2. 高密度互联：当线宽线距≤5μm时，玻璃基板（TGV）的通孔精度（2-3μm）可满足Chiplet集成需求，优于ABF载板（线宽线距极限约10μm）。

3. 散热兼容性：玻璃基板需配合外部散热方案（如微流道液冷），当芯片结温超过100℃时，其低CTE特性可减少热形变，提升封装可靠性。

目前行业主要通过线宽线距密度及载板层数测算玻璃基板适用性，而非依赖单一散热或面积指标。

Q9: 玻璃基板与PCB之间的相对形变问题后续可能通过什么方式解决？

A9:玻璃基板与PCB的形变问题主要源于两者热膨胀系数（CTE）差异，解决方案聚焦于材料与工艺优化：

1. 填充胶膜工艺：在封装前铺设半固化填充胶膜，通过芯片与玻璃基板键合时的高温使凸点（Bump）冲破胶膜实现焊接，未焊接区域胶膜固化后形成应力缓冲层，缓解热形变差异。

2. 材料匹配设计：选择CTE接近PCB的玻璃材料（如添加陶瓷颗粒调节CTE），或通过玻璃表面改性（如等离子处理）增强与PCB的结合力。

英特尔等龙头企业已通过可靠性测试验证该方案，显示玻璃基板与PCB的组装可靠性可满足先进封装需求。

Q10: PVD刻蚀环节设备的国产化情况如何？国内激光钻孔设备在全球的竞争力怎样？海外公司是否会选择国内激光设备？

A10:PVD刻蚀环节设备国产化仍处于起步阶段，核心设备（如高精度PVD镀膜机、光刻机）主要依赖进口（如应用材料、ASML），国内厂商在中低精度设备（如LDI激光直写机）方面具备一定供应能力，但尚未进入国际主流供应链。

国内激光钻孔设备（如大族激光、华工激光）在国内市场具备竞争力，可满足玻璃基板激光诱导打孔需（更多实时纪要加微信：jiyao19)求，但全球竞争力仍弱于海外龙头：海外市场长期由乐普科（德国）、东台精密（台湾）主导，其设备精度（线宽线距≤2μm）和稳定性更优。短期内海外公司（如台积电、英特尔）选择国内激光设备的可能性较低，国内设备商需在精度与效率上进一步突破以打入国际供应链。