当人们讨论人工智能芯片的突破时,关注点往往聚焦于纳米级的晶圆制程或动辄上万的算力集群。但很少有人注意到,把数十个芯粒(Chiplet)拼装在一起的那块“地基”——半导体封装载板,正悄然面临一场物理极限的考验。
随着AI芯片尺寸越做越大、功耗越跑越高,传统的有机载板在高温下开始产生不可察觉的翘曲,而硅中介层又受制于高昂的切割成本。如何给未来的超大算力芯片找一块既坚固、又平整、还能高速传信号的载体,成为了全行业急需破解的难题。
答案指向了我们日常生活中再熟悉不过的材料——玻璃。
凭借极高的平整度、接近硅片的热膨胀系数以及优异的电学绝缘性能,玻璃基板正从制造屏显的传统角色,跨界成为先进封装领域的下一个关键战场。
目前,从三星、SK Absolics到台积电,全球半导体与科技巨头已纷纷亮出路线图,这场围绕下一代封装载体的产能与技术角逐正在全面展开。
7月24日,英特尔与精密制造龙头蓝思科技签署战略合作备忘录,宣布将联手攻克基于玻璃基板(Glass Substrate)的先进封装技术。这场半导体设计巨头与玻璃加工领军者的跨界合作,不仅打破了传统供应链的边界,也让玻璃基板的研发与验证提速,为全球半导体产业在底层材料上的竞逐添上了重重的一笔。
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英特尔携手蓝思,加速玻璃基板研发
根据双方公布的官方消息,本次战略合作聚焦于人工智能时代对极高性能计算平台的迫切需求,致力于共同探索并加速推进基于玻璃通孔(TGV)的先进封装解决方案商业化落地。
在分工上,双方构建了“设计架构”与“精密制造”的互补闭环。英特尔将提供说明性架构信息、可制造性设计(DFM)指南、基准测试及验证体系。
蓝思科技则依托其在玻璃材料研究、高精度激光微加工与大批量生产上的积累,主导高精度激光开孔、金属化通孔沉积及多层布线等关键工艺攻关。此外,双方还将合作拓展至AI PC组件、数据中心散热及智能机器人硬件等泛生态领域。
目前,该合作正处于技术研发与验证阶段。蓝思科技内部已建成配套的中试产线并开展样品试制,部分样品已顺利通过初步概念验证(PoC),正式进入客户技术测试阶段,尚未迈入大规模商业化量产。
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布局十年,英特尔的“玻璃长跑”
作为最早押注玻璃基板技术的半导体巨头,英特尔在该领域的研发积累已超过十年。早在传统有机载板尚能满足主流芯片需求时,英特尔的研发团队就在位于美国亚利桑那州钱德勒的封装实验室中展开了玻璃中介层与玻璃核心基板的底层工艺探索。
之所以笃定选择玻璃基板,是因为其在物理与电学性能上具备传统材料无法比拟的代际优势。
根据英特尔公布的官方性能表述,玻璃基板的互连密度最高可实现10倍的提升,能够支持更小的微凸块间距和更密集的晶体管连接,极其适合将数十个芯粒紧密集成在同一个封装体内。
在物理与热学稳定性方面,玻璃的热膨胀系数与硅芯片高度接近,且表面平整度极高,能够在超大尺寸封装中有效抑制翘曲,大幅提升芯片封装的良率与高功率运行下的可靠性。
此外,在电学传输性能上,玻璃低介电常数与超低损耗的特性,能显著降低高速数据传输中的功耗,大幅提升信号传输速率与带宽密度。
在战略推进节点上,英特尔近年来不断加快其商业化落地节奏。此前,英特尔已在实验室中成功展示了包含光电共封装(CPO)技术以及高密度芯粒互连的玻璃基板原型样品。
为了实现从研发到大批量生产的跨越,英特尔已将其位于美国新墨西哥州的里奥兰乔工厂确定为全球首个玻璃基板大规模量产基地。按英特尔的规划,随着与蓝思科技等全球供应链伙伴合作的深化,玻璃基板技术预计将在2026年至2030年间逐步实现试点部署并迈向全面商业化。
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巨头押注,全球进入“玻璃时代”
英特尔与蓝思科技的合作,只是当前全球半导体行业竞逐玻璃基板赛道的一个缩影。面对算力需求的指数级增长以及传统硅基封装产能的紧缺,韩国、中国台湾、欧美等地的半导体巨头以及上游设备材料商均在全方位加码这一技术路线。
韩国产业链在玻璃基板的产能布局上动作迅速。
SK集团旗下的合资公司Absolics在美国佐治亚州卡温顿建立了玻璃基板工厂,并获得了美国《芯片法案》的资金扶持。目前该工厂仍处于设备调试、工艺优化与性能验证阶段,预计在2026年底前启动投产,尚未进入大规模量产样品送样阶段。
与此同时,三星集团也在全力整合内部资源,三星电机(SEMCO)在韩国世宗建成的试产线已进入高效运转状态,先后与日本住友化学、SoulBrain等合作攻克原材料与湿法深度腐蚀难题。三星电子计划于2027年启动试产,并在2028年实现规模导入,将玻璃中介层应用于下一代HBM4高带宽内存等高端芯片的封装结构中。
在晶圆代工与封装巨头方面,台积电正在以独特的面板级封装(CoPoS)路线重塑竞争格局。
为破解当前CoWoS硅中介层产能受限且成本高昂的难题,台积电积极尝试采用方形玻璃载板/中介层替代传统的圆形硅中介层与有机载板,通过250×250毫米乃至510×515毫米等超大尺寸方形玻璃面板进行芯片拼装。这种方式不仅能将面板面积利用率提升至90%以上,还能大幅降低大面积裁切损耗,成为解决超大型AI芯片封装应力问题的另一条关键路径。
这场技术革命还顺流而上,深度拉动了上游材料与精密设备生态的升级。玻璃材料巨头康宁(Corning)与肖特(SCHOTT)纷纷推出了专为半导体封装开发的高平整度、低膨胀系数超薄玻璃基板。
而在最核心的玻璃通孔(TGV)加工环节,德国LPKF、日本东京电子(TEL)以及DISCO等精密设备商,正与产业链上下游紧密配合,开发高吞吐量的激光微孔打孔机与高速电镀填孔设备,力求将单孔加工成本降低一个数量级。
在下游需求端,英伟达、AMD、苹果、亚马逊AWS及微软等云计算与芯片巨头均在下一代路线图中将玻璃基板列为关键评估选项,云端数据中心正成为玻璃基板首批爆发的核心应用场景。
回头来看,从实验室里的理想材料走到真正撬动产线的量产方案,玻璃基板这一路踩过的坑并不少。高密度打孔(TGV)容易崩边、填孔不够均匀、大尺寸搬运容易破裂,这些极具代表性的制造难题,曾让不少厂商望而却步。但随着激光微加工与新型腐蚀工艺的演进,这些曾经的瓶颈正被逐一踩平。
英特尔与蓝思科技的这次握手,给行业提供了一个很清晰的信号:先进封装的下半场,单靠芯片设计或单靠材料制造都难以独撑大局,半导体巨头与精密制造龙头的深度捆绑正在成为新常态。当越来越多的产业链玩家把算力芯片的底座打在玻璃上,这场关于材料与工艺的跨界试验,或许比我们想象中更快成为下一代高性能计算的标准答案


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