先进封装新趋势：玻璃基板受捧 加速走向商用
21世纪经济报道记者倪雨晴深圳报道
今年以来，玻璃基板作为封装环节的关键材料，成为半导体行业的新热点和新趋势。
消息面上，有报道称英伟达的最新产品GB200采用的先进封装工艺将使用玻璃基板，同时，英特尔、三星、AMD、苹果等大厂都表示将导入或探索玻璃基板芯片封装技术。
一夜之间，为何芯片巨头都青睐玻璃基板？
因为当前芯片存在的一大挑战是，芯片制造越来越受限于物理定律及生产技术的制约，而AI计算需求与日俱增，对芯片的算力、带宽、互连密度都提出更高要求。
于是，芯片厂商们正在从各个产业链节点上寻求解决方案，在封装环节中，业内看中了玻璃基板在先进封装工艺中的优点。
简单来说，玻璃基板是用来优化芯片封装的材料，它可以提升芯片封装的性能，例如增强信号传输、提高互连密度和散热效果。而这些特性，让玻璃基板在高性能计算（HPC）和AI芯片等应用场景中尤其具备优势。
除了芯片厂商，上游玻璃厂商也已经闻风而动，特种玻璃龙头肖特就在今年8月成立了新部门“半导体先进封装玻璃解决方案”，服务于半导体行业。
相比目前的有机基板，玻璃基板在先进封装中具备潜力，但是仍存在工艺和成本上的挑战。面对需求增长，业内也在加速推进规模商用。
产业链争相布局
在后摩尔时代，随着对高性能计算和数据处理需求的日益增长，半导体产业正面临着新的挑战与机遇。近年来，全球各大芯片设计商、生产商和封装商纷纷探索更适合芯片高集成度封装互连的新型材料，以提升集成电路的计算速度和效率。
在芯片封装工艺的演变过程中，从引线框架、陶瓷到有机技术，行业已经走过了漫长的道路。现在，随着技术的发展和需求的变化，玻璃基板带来新的发展空间。
特种玻璃凭借其优异的耐热性、介电性能和多种热膨胀系数（CTE），为下一代半导体封装技术提供了新可能性。尤其是在需要更高密度互连和更快信号传输速度的先进封装中，玻璃基板的优势逐步显现出来。
在这一背景下，特种玻璃被广泛认为是下一代半导体封装基板最具潜力的新材料之一。有行业巨头认为，到2030年，玻璃将成为芯片封装的关键材料之一，这一前景引发了产业链上的企业争相布局。
诸如肖特、英特尔和三星等头部公司纷纷布局相关产线，显示出市场对玻璃基板的强烈兴趣。
比如，肖特在新设面向半导体行业的部门后，肖特中国也在苏州设立了“半导体先进封装玻璃解决方案”部门，为中国半导体行业的合作伙伴提供定制化解决方案。
据介绍，该公司已经开始为头部半导体企业量身定制玻璃基板产品，并建立了快速采样流程，以满足客户对速度的需求。在今年第七届进博会上，肖特也将首次展出针对半导体行业的相关特种玻璃产品。
英特尔则是研发已久，2023年9月，英特尔宣布经过十年的研究，计划在2030年前推出用于高级芯片封装的玻璃基板。目前，英特尔已经建有一条玻璃研发产线，投入成本超过10亿美元。
与此同时，三星也在积极推进其玻璃基板的生产。报道称，三星预计将在2026年开始生产用于先进系统级封装（SiP）的玻璃基板，并计划在年底前建造一条试验生产线；此外，2024年5月，美国商务部与韩国SKC旗下的芯片玻璃基板制造商Absolics签署备忘录，为其提供高达7500万美元的资金支持。
这些积极的布局显示出，特种玻璃作为半导体封装材料的前景正在逐渐被市场认可。资金的投入和技术的创新，将进一步加速玻璃基板在半导体行业的应用。
玻璃基板等待商用
事实上，玻璃基板已经在面板等行业中使用，但是半导体领域的广泛应用还存在一些技术和成本上的挑战。
比如，玻璃基板的加工难度较大，尤其是在微细制造和封装中，如何保证其生产的稳定性和良品率是一个亟待解决的问题。其次，玻璃的成本相对较高，这可能会对普及形成障碍。因此，企业们正在持续进行技术创新，以降低生产成本并提高产品质量。
肖特集团半导体先进封装玻璃解决方案负责人ChristianLeirer接受21世纪经济报道等媒体采访时谈道：“肖特和很多世界上的玩家一样，看到了特种玻璃非常好的性能，我们一定要把它好的性能尽量的往工业界去推进，但这个过程中会遇到很多困难，比如易碎、开孔金属化、良率、翘曲等挑战。未来算力速度要求越来越大，我们把它的优势发挥到极致，在能力范围和良率的接受范围里克服在工程上的挑战，这个技术其实就接近于量产。”
尽管存在挑战，但业内的共识是，使用玻璃基板已经成为先进封装的一个趋势。
深圳市化讯半导体材料有限公司创始人与董事长、深圳先进电子材料国际创新研究院副院长张国平介绍道：“相较于传统解决方案，特种玻璃具有优异的热稳定性、机械稳定性、优异的化学耐受性以及可客制化的膨胀系数等优势，能够支持诸如HDFanout、2.5D/3D、PLP等先进封装工艺的实现，满足小芯片集成度的提高，支持更高的算力需求。”
摩根士丹利在报告中指出，玻璃基板非常坚硬平整，还具备减少功率损耗、耐高温、耐湿性等优点，预计玻璃基板将在未来两年内被用于高级封装。随着玻璃基板制造工艺的建立和采纳过程变得更加明确，虽然成本更高，但是预计芯片制造商将把玻璃基板用于GPU、CPU、DPU和HBM。
CINNOResearch首席分析师周华此前表示，英特尔2023年宣布推出用于先进封装的玻璃基板，并计划在未来几年内向市场供应。目前国内在有机基板领域的代表企业包括兴森科技、深南电路、珠海越亚等，未来它们均有可能提供玻璃基板的解决方案。
整体而言，随着各大芯片公司和材料供应商的积极布局，特种玻璃在半导体产业链中的商用脚步在加快，新的行业趋势正在形成。