本文來自微信公眾號： TechSugar ，作者：談芯
手機(jī)玻璃廠開始與英特爾研究芯片封裝，這個(gè)組合多少有些出人意料。
7月24日，英特爾與藍(lán)思科技宣布開展戰(zhàn)略合作，雙方準(zhǔn)備結(jié)合英特爾在半導(dǎo)體架構(gòu)和先進(jìn)封裝方面的經(jīng)驗(yàn)，以及藍(lán)思在玻璃材料、精密激光加工和規(guī)模制造方面的能力，探索基于玻璃基板的先進(jìn)封裝方案。公告使用的是“探索合作機(jī)會(huì)”和“加速開發(fā)”，沒有公布客戶、訂單、投資金額和量產(chǎn)時(shí)間。現(xiàn)階段，它是一項(xiàng)技術(shù)合作，不是玻璃基板已經(jīng)拿到英特爾量產(chǎn)訂單。
但這件事并非兩個(gè)熱門概念臨時(shí)湊在一起。
英特爾研究玻璃基板已經(jīng)超過十年，2023年公開展示技術(shù)時(shí)，曾表示計(jì)劃在本世紀(jì)20年代后半段推出完整解決方案。三星電機(jī)已經(jīng)建設(shè)試驗(yàn)線，提出在客戶送樣后于2027年啟動(dòng)量產(chǎn)；SK集團(tuán)旗下Absolics也在美國建設(shè)玻璃芯封裝能力，并獲得美國政府1億美元研發(fā)資助。玻璃基板顯然已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室話題，走到了中試、客戶驗(yàn)證和供應(yīng)鏈布局階段。
距離大規(guī)模量產(chǎn)還有多遠(yuǎn)，目前沒人能夠給出可靠答案。不過，AI芯片確實(shí)給了玻璃一次過去沒有的機(jī)會(huì)。
玻璃基板的優(yōu)勢
先把名稱說清楚。
現(xiàn)在行業(yè)里談的“玻璃基板”，很多時(shí)候指的是玻璃芯封裝基板：把傳統(tǒng)封裝基板中承擔(dān)支撐作用的有機(jī)芯層換成玻璃，再在玻璃兩面制作介質(zhì)層和銅線路，通過玻璃通孔TGV，把上下兩面的電氣連接打通。
所以，它并不是整塊基板從里到外全由玻璃構(gòu)成，更不是在手機(jī)蓋板上刻幾條線路，就能拿來封裝GPU。
在一套典型的大型AI芯片封裝中，計(jì)算芯片、I/O芯粒和HBM可能先通過硅中介層或硅橋進(jìn)行高密度連接，其下方再通過封裝基板連接主板、供電系統(tǒng)和外部信號。玻璃芯首先瞄準(zhǔn)的，往往是這個(gè)封裝基板層。另一些技術(shù)路線則嘗試讓玻璃承擔(dān)中介層功能，但兩種產(chǎn)品的線寬、通孔、成本和制造工藝并不相同，不能籠統(tǒng)地歸為“玻璃取代硅”。
硅中介層仍然擅長提供極細(xì)的芯片間互連，在先進(jìn)GPU和HBM封裝中有成熟應(yīng)用；有機(jī)基板則擁有完整的量產(chǎn)生態(tài)和較低成本。玻璃真正要爭奪的，是兩者之間不斷擴(kuò)大的空間：比有機(jī)基板更平、更穩(wěn)定，能夠承載更大的封裝；同時(shí)又有機(jī)會(huì)采用大尺寸面板制造，避免完全按照硅晶圓的成本方式生產(chǎn)。
這不是一種材料把另外兩種材料全部趕出工廠，而是先進(jìn)封裝開始多出一層選擇。
有機(jī)基板的限制
傳統(tǒng)有機(jī)封裝基板以樹脂和玻璃纖維等材料構(gòu)成，技術(shù)成熟，成本也經(jīng)過多年優(yōu)化。普通CPU、GPU和消費(fèi)電子芯片繼續(xù)使用有機(jī)基板，并沒有什么大問題。
AI芯片卻在不斷改變封裝的尺寸和復(fù)雜度。
一顆大型加速器不再只是單獨(dú)一塊邏輯芯片，它可能由多個(gè)計(jì)算芯粒、數(shù)顆甚至更多HBM、I/O芯粒和大量供電元件組成。芯片之間需要更寬的通信通道，封裝內(nèi)部的線路越來越密，整個(gè)封裝面積也越來越大。
尺寸變大后，有機(jī)材料受溫度影響產(chǎn)生的膨脹、收縮和翹曲更難控制。基板只要不夠平，后續(xù)光刻對位、芯片貼裝和焊接可靠性都會(huì)受到影響。為了壓住翹曲增加芯層厚度，又會(huì)限制通孔尺寸和封裝薄型化。IEEE電子封裝學(xué)會(huì)的技術(shù)資料將熱穩(wěn)定性、平整度和大尺寸下的尺寸穩(wěn)定性列為有機(jī)基板面臨的主要限制。
玻璃的吸引力就在這里。
它的表面平整度、厚度均勻性和尺寸穩(wěn)定性更好，熱膨脹系數(shù)還可以通過材料配方調(diào)整，使其更接近硅芯片和封裝結(jié)構(gòu)的要求。玻璃也具有較低的介電損耗，適合高頻高速信號，并可生產(chǎn)成比300毫米硅晶圓更大的面板。
英特爾給出的測試口徑是，玻璃基板可將圖形失真減少50%，互連密度最高提高10倍，并支持更大的多芯粒封裝。這些是英特爾基于自身技術(shù)方案得出的目標(biāo)數(shù)據(jù)，并非跨廠商統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的行業(yè)實(shí)測結(jié)果，但它至少說明，英特爾押注玻璃并不只是為了換一種基板材料，而是希望繼續(xù)增加一個(gè)封裝內(nèi)能夠容納的芯粒和晶體管數(shù)量。
先進(jìn)制程每前進(jìn)一代都越來越昂貴，芯片企業(yè)開始把不同工藝制造的芯粒裝進(jìn)同一個(gè)封裝。晶體管還在增加，只是越來越多地從一塊大芯片，搬到了一個(gè)大封裝里。
封裝越大，玻璃的優(yōu)勢才越容易體現(xiàn)。
藍(lán)思的機(jī)會(huì)在哪里？
藍(lán)思過去最為人熟悉的是手機(jī)和消費(fèi)電子玻璃。
這份經(jīng)歷與半導(dǎo)體封裝并非毫無關(guān)系。大尺寸玻璃基板同樣需要高精度切割、減薄、拋光、激光加工、化學(xué)蝕刻、表面處理、缺陷檢測和自動(dòng)化搬運(yùn)。藍(lán)思長期處理玻璃、藍(lán)寶石和陶瓷等脆性材料，也具備大規(guī)模制造體系。這些正是英特爾公告中特別提到的合作基礎(chǔ)。
藍(lán)思也不是在英特爾公告發(fā)布后才臨時(shí)決定研究TGV。
其2024年年報(bào)已經(jīng)將TGV通孔玻璃基板列入研發(fā)項(xiàng)目，涉及激光誘導(dǎo)、蝕刻成孔、金屬化、平坦化和線路圖形制作；2025年年報(bào)進(jìn)一步提出建設(shè)TGV玻璃基板中試線，完成芯片封裝級驗(yàn)證，應(yīng)用方向包括AI芯片和高性能計(jì)算。
不過，從消費(fèi)電子玻璃進(jìn)入半導(dǎo)體封裝，中間并不是換一張名片那么簡單。
手機(jī)玻璃關(guān)注外觀、強(qiáng)度、曲面加工和大規(guī)模交付；封裝玻璃更在意微小裂紋、通孔形貌、銅層附著、線路對位、電氣損耗，以及數(shù)百次甚至上千次冷熱循環(huán)之后是否還能保持可靠。
一塊玻璃表面看起來完好，不代表里面沒有足以在后續(xù)熱處理過程中擴(kuò)展的微裂紋。手機(jī)蓋板即使報(bào)廢，損失通常還是一塊結(jié)構(gòu)件；一塊承載多個(gè)先進(jìn)芯粒和HBM的封裝基板出現(xiàn)問題，報(bào)廢的可能是整套高價(jià)值器件。
這就是藍(lán)思能夠跨界的理由，也是它不能僅憑原有規(guī)模優(yōu)勢直接跨過去的門檻。
玻璃基板的難點(diǎn)
TGV是玻璃基板最關(guān)鍵的工藝之一。
它需要在玻璃上形成大量微小通孔，再在孔壁沉積種子層并電鍍銅，使電信號和電源能夠從玻璃一面?zhèn)鞯搅硪幻妗Ｍ字睆?、深寬比、形貌、銅填充完整度和熱應(yīng)力，都會(huì)影響最終性能。
玻璃打孔的技術(shù)路線包括激光直接加工、激光改性后化學(xué)蝕刻，以及其他機(jī)械或刻蝕方法。激光改性加濕法蝕刻有機(jī)會(huì)兼顧加工速度和孔形控制，但蝕刻液、玻璃成分和工藝窗口必須精確匹配；激光直接打孔效率較高，卻要處理熱應(yīng)力和微裂紋。
孔打出來之后，麻煩才剛開始。
玻璃本身不導(dǎo)電，也不容易與銅牢固結(jié)合。制造商通常需要先增加附著促進(jìn)層和銅種子層，再通過電鍍完成孔壁覆蓋或者整孔填銅。種子層覆蓋不完整，可能出現(xiàn)漏鍍；銅和玻璃之間附著不足，可能在熱循環(huán)中分層；高深寬比通孔如果電鍍液交換不充分，又容易出現(xiàn)空洞和填充不均。
玻璃的平整和剛性是優(yōu)點(diǎn)，脆性卻不會(huì)因此消失。
IEEE資料指出，實(shí)際玻璃強(qiáng)度往往受到表面微裂紋影響，大尺寸、薄型玻璃在搬運(yùn)、切割和熱處理時(shí)更容易發(fā)生破損。銅線路、介質(zhì)層與玻璃之間的熱膨脹差異，還可能讓應(yīng)力集中在切割邊緣并形成裂紋。相關(guān)研究已經(jīng)通過線路厚度、邊緣結(jié)構(gòu)、切割和材料設(shè)計(jì)改善可靠性，但這些解決方案仍需要在大規(guī)模生產(chǎn)中反復(fù)驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)室里做好幾塊樣品，與工廠連續(xù)生產(chǎn)幾萬塊產(chǎn)品，根本不是同一張考卷。
玻璃基板當(dāng)前真正缺少的，并不是某一項(xiàng)參數(shù)可以達(dá)到多高，而是從打孔、金屬化、增層線路、貼裝到測試的整條產(chǎn)線，能不能獲得穩(wěn)定良率。
為什么英特爾、三星和美國政府都愿意提前下注？
玻璃基板目前尚未形成成熟的大規(guī)模市場，產(chǎn)業(yè)鏈卻已經(jīng)開始搶位置。
英特爾的優(yōu)勢在先進(jìn)封裝架構(gòu)和系統(tǒng)整合，希望將玻璃與EMIB、Foveros、Chiplet和未來光互連結(jié)合；藍(lán)思提供精密玻璃處理和規(guī)模制造能力。三星電機(jī)則從傳統(tǒng)FCBGA業(yè)務(wù)向玻璃芯擴(kuò)展，不僅建設(shè)試驗(yàn)線，還與住友化學(xué)集團(tuán)簽署合資意向，試圖提前建立玻璃芯材料供應(yīng)能力。
Absolics走的是另一條路線。美國商務(wù)部已經(jīng)給予其1億美元直接資助，并要求配套約8900萬美元共同投資，用于玻璃芯基板研發(fā)、原型驗(yàn)證和低產(chǎn)量制造能力建設(shè)。官方措辭仍然是研發(fā)、驗(yàn)證和生態(tài)建設(shè)，并沒有把項(xiàng)目描述為成熟的大規(guī)模量產(chǎn)業(yè)務(wù)。
這些投資反映出一個(gè)共同判斷：先進(jìn)封裝基板可能成為AI芯片供應(yīng)鏈中新的戰(zhàn)略環(huán)節(jié)。
臺(tái)積電依靠CoWoS形成了強(qiáng)大的先進(jìn)封裝生態(tài)；英特爾希望通過EMIB、Foveros和新材料建立差異化；三星、SK集團(tuán)則試圖將存儲(chǔ)、封裝和基板能力組合起來。玻璃一旦進(jìn)入量產(chǎn)，價(jià)值不會(huì)只落在玻璃材料廠手里，還會(huì)擴(kuò)散到激光設(shè)備、濕法蝕刻、電鍍材料、銅填充、光刻、檢測和封裝設(shè)計(jì)工具。
所以，玻璃基板熱起來之后，市場上很快會(huì)出現(xiàn)一長串“已經(jīng)布局”的公司。
判斷這些公司時(shí)，不能只看是否做出一塊透明樣品，甚至不能只看有沒有中試線。更有意義的是看通孔尺寸和一致性、面板尺寸、線路能力、熱循環(huán)結(jié)果、客戶驗(yàn)證階段，以及是否產(chǎn)生穩(wěn)定收入。
玻璃基板這門生意，最不缺的可能就是概念驗(yàn)證。
缺的是客戶愿意把昂貴的AI芯片真正裝上去。
玻璃會(huì)不會(huì)取代有機(jī)基板和硅中介層？
至少未來幾年，不會(huì)出現(xiàn)簡單的全面替代。
普通封裝對成本高度敏感，有機(jī)基板的技術(shù)和供應(yīng)鏈仍然成熟。玻璃首先適合的，是封裝尺寸大、互連密度高、信號速度快，而且芯片價(jià)值足以承擔(dān)新材料成本的產(chǎn)品，例如數(shù)據(jù)中心CPU、AI加速器、高端GPU以及部分網(wǎng)絡(luò)和光電共封裝系統(tǒng)。英特爾也明確將數(shù)據(jù)中心、AI和圖形計(jì)算列為玻璃基板最初的目標(biāo)市場。
硅中介層同樣不會(huì)輕易退出。芯片間最精細(xì)的互連仍然需要成熟的硅加工能力，玻璃是否能夠?qū)⒕€路精度、可靠性和量產(chǎn)良率提升到同一水平，還要看具體架構(gòu)。更可能出現(xiàn)的情況，是硅橋、局部硅中介層、玻璃芯基板和有機(jī)增層材料共同存在，各自放在最合適的位置。
三星電機(jī)將玻璃芯計(jì)劃首先瞄準(zhǔn)服務(wù)器CPU和AI加速器，并提出2027年量產(chǎn)目標(biāo)；英特爾此前的時(shí)間表也是本世紀(jì)20年代后半段。這些廠商給出的路線圖說明，2026年至2027年更像驗(yàn)證和導(dǎo)入期，而非有機(jī)基板突然被大規(guī)模淘汰的年份。
玻璃基板若能成功，首先改變的也不會(huì)是所有芯片。
它會(huì)從那些最大、最貴、最耗電，也最難封裝的AI芯片開始。
結(jié)語
過去，芯片性能主要由晶圓廠的工藝節(jié)點(diǎn)決定。現(xiàn)在，計(jì)算芯粒、HBM和I/O越裝越多，封裝底下那塊過去不太受關(guān)注的基板，也開始影響芯片能做多大、線路能鋪多密、信號能跑多快。
玻璃的性能優(yōu)勢已經(jīng)講了很多年。這次不同的是，AI加速器終于把封裝尺寸、功耗和互連密度推到了有機(jī)材料越來越難受的位置。
但玻璃基板能不能成為下一代先進(jìn)封裝平臺(tái)，最終不取決于新聞稿里的合作名單，也不取決于展示柜里那塊樣品有多漂亮。
要看的是數(shù)以萬計(jì)的TGV能否穩(wěn)定金屬化，大尺寸基板能否不裂，客戶芯片能否按時(shí)通過驗(yàn)證，以及良率降下來之后，成本還有沒有競爭力。
所以英特爾與藍(lán)思科技合作，最有意思的地方并不是“手機(jī)玻璃廠也來做半導(dǎo)體”。它說明先進(jìn)封裝的技術(shù)邊界正在繼續(xù)向材料和精密制造外擴(kuò)。