AI算力驱动玻璃基板成先进封装核心材料

  • 来源:国盛证券
  • 发布时间:2026/06/12
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电子行业玻璃基板系列报告:AI算力时代先进封装核心材料.pdf

本文研究了AI算力时代玻璃基板作为先进封装核心材料的发展趋势。报告指出,在后摩尔时代,传统有机基板和硅中介层在超大尺寸封装、高速互连及光电集成方面面临瓶颈,玻璃基板凭借热学稳定性佳、翘曲变形小、热膨胀系数与硅片高度匹配、高频介电损耗低及支持面板级封装等综合性能优势,成为先进封装下一代核心基材。全球市场规模预计保持高速增长,2026-2030年复合增长率达14.5%。英特尔、台积电、三星、康宁等全球头部企业已率先完成技术卡位,掀起产能与商业化竞速,规划在2027年至2030年间实现大规模量产。国内产业链以京东方为代表,正加速从单点研发向全链条协同突破,在玻璃材料、TGV工艺、设备等环节取得进展,...

传统封装材料瓶颈凸显,玻璃基板优势显著

在后摩尔时代,芯片物理制程微缩逐步逼近极限,2.5D/3D先进封装与Chiplet异构集成成为提升算力的核心路线。传统有机基板存在翘曲大、高频损耗高、散热与稳定性不足等短板,而硅中介层受晶圆尺寸限制且成本高昂,均难以匹配当下超大尺寸封装、高速互连及光电集成的发展趋势。玻璃基板凭借热学稳定性佳、翘曲变形小、热膨胀系数与硅片高度匹配、高频介电损耗低、布线密度高等综合性能优势,成为先进封装下一代核心基材。

在物理与热学性能方面,玻璃基板展现出跨代式优势。相比传统有机树脂基板,玻璃基板具备极高的大尺寸平整度与极低的翘曲率,可将超大面积封装下的翘曲变形大幅降低,极大改善了芯片在高温焊接和多层堆叠过程中的失效风险。同时,玻璃的热膨胀系数可通过成分调节至与硅片高度匹配,显著降低了热循环引起的机械应力。在电气性能方面,玻璃在高频下介电常数与介电损耗极低,能大幅降低传输损耗并保障高速下的信号完整性,其平整表面支持超精细RDL线宽/线距,互连密度可实现跨越式增长。

突破尺寸限制,面板级封装打开降本空间

随着AI算力需求激增,单颗AI芯片的封装尺寸持续放大。传统圆形晶圆在加工大尺寸芯片时面积利用率低,边缘浪费严重。玻璃基板支持面板级封装(PLP),以方形面板替代圆形晶圆,面积利用率可稳定维持在较高水平,为整合更多Chiplet、构建单颗超大面积的AI芯片提供了极高的面积性价比。此外,玻璃基板在光电共封装(CPO)领域也展现出不可替代的优势,其宽光谱透明性可承载低损耗波导结构,实现Tb/s级光信号传输,且TGV技术可直接迁移用于创建垂直光通孔,实现电子和光子布线的融合,简化光电器件对准流程并降低封装成本。

全球头部企业加速布局,产能竞赛开启

全球头部企业已率先完成技术卡位,掀起产能与商业化竞速。英特尔作为行业先行者,结合自身EMIB多芯片互连技术推出玻璃核心基板样品,产品尺寸、平整度、可靠性均实现突破,规划在2030年实现全面商用,并联合合作伙伴斥资布局海外大型生产基地。晶圆代工龙头台积电针对性推出CoPoS面板级封装平台,以玻璃作为中介层适配超大尺寸封装,制定了完整的研发、试产、量产时间表,预计2030年四季度正式产出商用产品。

韩日厂商同样加速落地。三星电机联合日本住友化学成立合资公司,锁定2027年后量产;SKC联合应用材料打造大型玻璃基板工厂,规划于2026年全面投产;Rapidus推出超大尺寸玻璃中介层样品,明确锁定2028年实现量产。材料巨头康宁依靠独家熔融下拉制程掌握高端玻璃基材核心技术,持续深耕玻璃基CPO光电集成方案,推动光、电布线一体化融合,巩固材料端龙头地位。

国内产业链协同突破,从单点研发向量产过渡

国内产业链紧跟全球趋势,实现从单点研发向全链条协同突破。龙头企业京东方投入巨资建设半导体玻璃基封装载板中试产线,配套完整高端工艺设备,目前已完成样品交付与客户概念认证,进入技术测试阶段,并与全球玻璃龙头康宁达成战略合作,协同攻关前沿技术,规划在2027年实现初始量产、2029年迈向规模化应用。除终端封装基板外,国内在玻璃材料、TGV成孔工艺、激光加工设备、封测、光互连等细分环节多点开花。沃格光电、云天半导体攻克玻璃深孔、RDL布线等核心工艺;彩虹股份、凯盛科技、东旭光电发力封装玻璃与TGV相关产品;大族激光、帝尔激光、盛美上海等上游设备材料厂商同步配套研发。当前国内产业链已摆脱单一企业样品研发阶段,各环节技术能力逐步打通,整体正由“单点可用”加速向“单系统量产”过渡。

编辑:流星雨
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