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报告摘要

广发机械 | AI珠峰系列十五：玻璃基板：封装材料的变革，产业化奇点将至

核心内容

玻璃基板作为一种新型封装材料，凭借其优良的电学性能、低热膨胀系数、高机械强度以及良好的散热性，正在成为先进封装领域的重要发展方向。其应用场景从新型显示逐步扩展至半导体先进封装和光通信领域。随着产业巨头如英特尔、台积电、英伟达、苹果、三星等加速布局，玻璃基板进入产业化倒计时。

主要观点

玻璃基板优势显著：
- 低热膨胀系数、高机械强度、优良的高频电学性能、低高频信号损耗；
- 成本仅为硅基板的1/8，且无需沉积绝缘层；
- 超薄、大尺寸玻璃易于获取，适合高密度封装需求；
- 在高温下翘曲较小，适用于高精度封装；
- 透明、气密性好、耐腐蚀，适合光电系统集成、MEMS封装等。
应用场景拓展：
- 新型显示领域：已用于Mini/Micro LED产品，尤其在车载显示、大尺寸拼接屏等领域具有显著优势；
- 半导体先进封装：玻璃基板有望取代硅中介层和有机基板，用于2.5D/3D封装，提升传输速率、带宽密度，降低能耗；
- 光通信领域：玻璃基板可集成光波导电路，实现光电协同封装，成为高带宽CPO（Chip on Panel）封装的重要技术路径之一。
TGV玻璃通孔加工是关键：
- TGV是实现玻璃基板高密度互连的核心工艺，包括打孔、填空和高密度布线；
- 激光诱导刻蚀法是当前主流工艺，具备高深宽比、高一致性、无裂纹等优点；
- 通孔填空技术包括Bottom-up、蝶形填充、共形填充等，以解决玻璃与金属粘附性差的问题；
- 高密度布线技术涉及半加成工艺（SAP）和线路转移（CTT）、光敏介质嵌入（PTE）等工艺路线。
产业巨头加速布局：
- 英特尔：已实现大层数厚玻璃基板制造，并推进光波导与TGV的共集成；
- 台积电：推进CoPoS封装技术，已启动中试生产线，推动玻璃基板在封装中的应用；
- 英伟达、苹果、三星、LG：均在积极布局玻璃基板和TGV工艺，以满足AI算力需求。

关键信息

玻璃基板与传统材料对比：
- 玻璃具有更优的高频电学特性，介电常数仅为硅的1/3，损耗因子低2~3个数量级；
- 适用于高密度封装，IO间距可做到20μm，L/S为2/2μm；
- 带宽密度可达4.65 Tbps/mm²，传输速率可达1.86 Gbps。
TGV工艺挑战：
- 成孔工艺：需要高精度、高速度、窄节距、高垂直度和无裂纹；
- 填孔工艺：需解决金属粘附性差的问题，采用Bottom-up、蝶形填充、共形填充等方式；
- 布线工艺：在玻璃表面实现高密度布线，采用半加成工艺、线路转移（CTT）和光敏介质嵌入（PTE）等方式。
产业化进展：
- 玻璃基板已进入产业化验证阶段，部分厂商已实现量产；
- 随着封装工艺演进，玻璃基板有望成为异质集成芯片的主流基板材料；
- TGV工艺正在向规模化、高密度化发展，未来将支撑更高带宽、更低功耗的封装需求。