由 Eberhart 玻璃基板：AI时代芯片封装的革命性突破
前言:
显示产业的创新技术层出不穷，每一代显示技术的进步都离不开新型玻璃材料的开发。OLED、Mini/Micro LED等新型显示技术快速发展，对基板玻璃提出了更高的要求，推动了基板玻璃材料和制程技术的持续进步。
AI时代的性能与成本驱动
CoWoS作为AI芯片的关键封装方式，虽然具备高带宽和低功耗的特性，但也面临着成本高、热管理和电气性能方面的挑战。玻璃基板以其低功耗和优异的散热性能，有望取代硅中介层和载板，成为AI芯片封装的理想选择。韩国KB Securities预测，到2030年，现有有机基板将无法满足AI芯片对数据吞吐量的高要求。
AI芯片运行产生的高热量会导致性能下降，限制了芯片持续保持最高性能。随着AI芯片对数据吞吐量需求的持续增长，半导体封装技术需要在晶体管数量达到极限的同时，具备更低能耗、更优性能和更高散热效率。传统基板在提升晶体管密度方面遭遇瓶颈，易变形，功耗高，其局限性日益凸显。玻璃基板作为下一代先进封装技术的关键材料，被视为算力时代先进芯片提供稳定基板的首选方案，将推动摩尔定律在数据中心应用中继续前进。
玻璃基板的材料优势
玻璃基板具有以下优势：
- 更高的通孔密度: 芯通孔间距可降至不足100微米，芯片间互连密度增加十倍，支持更复杂的设计，更高效地利用空间。
- 匹配的热膨胀系数: 热学性能和物理稳定性出色，不易因高温变形。
- 更低的介电损耗: 信号传输过程中功率损耗减少，芯片整体效率显著提高，特别适合高速、先进的数据中心、人工智能、图形处理等高端芯片封装领域。
- 应用于光模块CPO封装: 解决CPO中光电信号互连难题。
- 优异的表面平整度和光学特性: 为微型半导体器件的精密制造提供理想平台，并在需要透明窗口或光通信封装应用中具有独特优势。可调折射率使其能够精确控制光信号传输，为下一代光电技术发展提供支持。
- 强大的集成能力: 在相同面积封装中容纳多达50%的额外芯片，提升芯片整体性能与功能。
虽然在最高端应用中，玻璃基板可能无法完全取代CoWoS或EMIB技术，但它能提供比现有有机基板更卓越的信号传输性能和更密集的布线能力，显著提升信号传输完整性，增强信号传播速度和频率，为高性能计算和人工智能技术发展提供坚实基础。
全球大厂纷纷布局
英伟达、AMD、英特尔、三星、SK海力士、日本DNP、Ibiden等全球半导体巨头均已布局玻璃基板技术，计划在未来几年内实现量产。这些公司在技术研发、产能建设方面均投入巨资，展现出对玻璃基板技术的信心和市场前景的看好。 苹果公司也在积极探索将玻璃基板技术应用于芯片封装。 半导体设备制造商Entegris公司也积极参与，为玻璃基板生产提供设备支持。台积电也成立专项团队研究FOPLP技术，并对玻璃基板研发进行了大规模投资。
国内产业快速扩张
京东方已发布针对半导体封装领域的玻璃基满板级封装载板，成为中国大陆首个从显示面板领域拓展至先进封装技术的企业。国内8.5代线的建设速度和效率已可与国际领先企业相媲美。截至2023年底，我国本土企业已建成的基板玻璃产能约为7850万平方米，但主要集中在中低世代，适合先进制程的产能不足。三叠纪和沃格光电等国内企业也在积极研发和生产玻璃基板，并取得了一定的进展。
结尾:
Omdia预测，2024年全球基板玻璃出货面积将小幅增长，销售额将达到68.5亿美元，并预计在2025年接近70亿美元。玻璃基板作为AI时代芯片封装的关键材料，其市场前景广阔，未来发展值得期待。
参考文献:
- 中国电子报：《基板玻璃：显示产业的透明[承重墙]》
- 半导体产业纵横：《玻璃基板，[明日]红花》
- 芯流科技评论：《玻璃基板革命：AI算力激增下的新战场》
- 东旭集团：《玻璃基板：AI时代的下一次突围》
- 电子发烧友网：《多家大厂计划导入先进基板技术，玻璃基板最早2026量产》
- 天天IC：《巨头角逐，玻璃基板将成芯片游戏规则颠覆者？》
