AI封装驱动基板革新,国产原片加速推进

  • 来源:平安证券
  • 发布时间:2026/08/15
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建材行业:AI封装驱动基板革新,国产原片加速推进——玻璃基板系列(一).pdf

AI算力需求的爆发式增长推动了芯片封装技术的革新,TGV玻璃基板凭借优异的热稳定性、介电性能及尺寸稳定性,成为替代传统有机载板和硅中介层的重要技术路线。本报告深入分析了玻璃基板在AI先进封装中的应用背景、技术优势、产业进展及国产原片的发展现状。技术驱动与优势传统有机基板面临受热翘曲、介电损耗高及布线密度受限等瓶颈,而硅基板存在成本高、高频信号完整性欠佳等问题。TGV玻璃基板通过调整热膨胀系数接近硅,具备低介电损耗、高表面平整度及大尺寸加工能力,能有效解决信号衰减与翘曲问题,提升封装密度与面积利用率。其应用场景涵盖AI芯片的玻璃转接板与芯载板、光电共封装中介层以及射频系统封装。产业进展与挑战英特...

产业背景:AI封装驱动材料升级

随着人工智能、云计算及大数据技术的快速发展,芯片算力需求呈现爆发式增长,对数据存储、传输及处理能力提出了更高要求。在工艺节点持续微缩的背景下,集成密度和工艺成本激增,芯片集成度的提升面临物理瓶颈与成本考验。低延迟、高带宽的异构封装技术成为突破“内存墙”与“功耗墙”的关键路径。作为芯片与外部系统的核心互连枢纽,基板既是信号与电源的传输载体,更直接决定着算力系统的整体性能、可靠性与封装密度。

TGV玻璃基板是新一代先进封装的重要技术路线,其核心在于将传统封装基板中间的核心层替换为经过成分设计和精密加工的特种玻璃。通过玻璃通孔实现上下表面的垂直电气连接,并在玻璃两侧制作绝缘积层、铜线路和焊盘。相比传统有机载板和硅中介层,TGV玻璃基板在热稳定性、介电性能及尺寸稳定性方面具有显著优势,正逐渐成为解决大尺寸芯片封装难题的重要候选材料。

技术优势:突破传统基板瓶颈

传统有机封装基板主要面临受热翘曲、介电损耗高及表面粗糙等问题。有机材料热膨胀系数较高,与硅芯片失配较大,在高温场景下易引发翘曲;同时其较高的介电损耗易导致高频信号衰减。硅基板虽然工艺成熟,但成本相对较高,且在大面积制备时良率下降,其半导体特性也限制了在高频场景下的应用。

TGV玻璃基板具备四大核心优势。首先,玻璃材料表面平整度更高,支持更小的线宽和更高的布线密度,大幅超过传统ABF有机基板。其次,玻璃具有良好的绝缘性、极低的介电损耗和较低的介电常数,能有效减少信号传播延迟并抑制信号衰减,适用于高频信号传输。第三,玻璃的热膨胀系数可调节至接近硅,有效降低翘曲风险。最后,玻璃热稳定性更强,具备大尺寸加工能力,足以容纳当前不断增长的多芯片集成规模,且方形面板封装相比圆形晶圆具有更高的面积利用率。

应用场景:多元领域渗透

玻璃基板在AI芯片封装中的应用主要体现在玻璃转接板和玻璃芯载板。玻璃转接板充当芯片与载板之间的桥梁,将多个集成电路和高带宽内存芯片集成到同一平台,通过TGV实现高密度垂直互连。相较于硅转接板,玻璃转接板无需沉积复杂的绝缘衬层,且在高频应用下表现出更低的信号延迟,并通过面板技术降低成本。玻璃芯载板则作为传统树脂IC封装基板的替代品,从根本上突破了有机基板在尺寸、翘曲及布线密度方面的瓶颈。

在光电共封装领域,玻璃凭借低介电损耗、高热稳定性、宽光谱透明性以及与光波导的良好兼容性,逐渐成为实现CPO技术的核心材料之一。相比硅中介层,玻璃中介层在高频传输中损耗更低,可实现更高带宽上限。此外,在射频系统封装中,利用TGV技术可在玻璃内部直接制备高性能集成无源器件,这种三维集成的射频前端模组体积更小,且能显著抑制电磁干扰。

产业进展:头部企业加速布局

从产业进展看,英特尔、台积电、三星电机等头部半导体公司已启动玻璃基板的研发或试产计划。英特尔已在商用处理器中采用玻璃基封装载板核心层,三星电机已向客户送样并计划于2027年量产,台积电预计2028年底至2029年投入使用量产产线。国内方面,京东方已实现玻璃基封装载板全流程工艺拉通,并完成大尺寸高层数样品开发和送样,通过了多项信赖性标准测试。

尽管前景广阔,但TGV玻璃基板规模化应用仍面临核心堵点,主要集中在玻璃原片与TGV环节。玻璃作为一种脆性材料,对微观缺陷及热机械应力高度敏感,在加工过程中易产生崩边、裂纹等缺陷。因此,解决可靠性与经济性问题成为商业化推广的关键。

原片环节:国产替代加速推进

玻璃原片作为制造核心基础材料,需具备良好的热膨胀系数、介电损耗、机械强度及化学稳定性。目前主流材料体系包括硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃和无碱铝硼硅玻璃体系,生产工艺以流孔下拉法和溢流熔融法为主。海外企业如肖特、康宁在研发进展上相对领先,已有多款产品用于下游测试。

在国产替代背景下,国内多家玻璃企业依托成熟技术积极布局。旗滨集团作为浮法与光伏玻璃龙头,在射频玻璃基板方面已实现小批量送样,并拟定增建设相关产能。力诺药包借助成熟的高硼硅技术,其中试窑炉已点火并出产品,正有序推进客户送样验证。戈碧迦开发了多款半导体领域用载板、基板玻璃,部分产品已通过知名半导体厂商验证。彩虹股份依托成熟的溢流法技术与京东方紧密合作,积极研发玻璃基板产品。凯盛科技公告拟投资建设TGV先进封装玻璃中试线,印证了行业研发投入的决心。随着技术研发与客户合作的深入,国内企业在玻璃原片领域有望脱颖而出。

编辑:流星雨
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