玻璃基先进封装国产化替代进程提速!产业链相关公司梳理

丰华财经

1周前

台积电CoPoS方案即采用面板级玻璃载具,通过方形面板替代传统圆形晶圆,突破尺寸限制、提升单批次产出,不过该方案仍需攻克TGV良率、大尺寸翘曲、超细RDL布线等问题,仍处于验证迭代阶段。
导读行业技术可行性已得到验证,但大规模商业化落地仍需突破稳定良率、持续性订单两大核心瓶颈,当前设备环节的确定性相对更高。

从技术研发迈入客户验证阶段

2026年成为玻璃基先进封装产业化的关键提速之年,海内外头部芯片、设备及材料企业密集落地技术成果,行业正式告别纯理论研发阶段,全面进入试验线通线、设备交付、工艺调试与客户送样认证的落地周期。国际巨头技术迭代节奏清晰,英特尔在行业学术会议上公开展示大尺寸多层玻璃芯基板样品,搭载全铜填充通孔、硅桥集成与光波导嵌入式结构,验证了玻璃基板高端封装可行性;台积电推出面板级CoPoS新型封装方案,明确2026年完成设备材料验证、2027年小批量试产、2028年下半年规模化量产的三阶落地节奏。

国内产业链同步快速跟进,国产化替代进程提速。京东方板级玻璃基封装载板试验线已顺利通线,规划月产能1000片,成功打通TGV钻孔、深孔填铜、多层RDL布线等全流程核心工艺,目前已启动客户送样认证工作。同时沃格光电、蓝思科技等国内企业持续推进相关产线建设与下游客户测试验证,国内玻璃封装产业链逐步成型。整体来看,行业技术可行性已得到验证,但大规模商业化落地仍需突破稳定良率、持续性订单两大核心瓶颈,当前设备环节的确定性相对更高。

AI算力芯片催生封装革新需求

玻璃基板产业快速崛起,核心源于AI算力架构升级带来的封装技术迭代刚需。GPU负责核心算力运算、HBM承担高速数据存储,随着AI模型参数扩容、芯片算力持续升级,两者的数据交互带宽需求呈指数级增长,传统传输架构的瓶颈持续凸显。在高算力场景下,一旦数据传输滞后,GPU计算单元将陷入等待,直接制约整体算力释放。

行业主流解决方案为先进异构封装,将GPU与HBM高度集成于同一封装体系,依托高密度中介层缩短芯片互联距离、提升传输效率。以英伟达Rubin单封装方案为例,单封装可集成288GB HBM4显存,带宽高达22TB/s,超高带宽需求下,传统PCB长距离传输架构已无法适配,必须依靠高密度RDL布线与超短距芯片互联方案支撑。

传统封装材料存在明显短板,难以适配大尺寸、高集成封装趋势。硅中介层受圆形晶圆形态与光罩尺寸限制,大尺寸封装单元加工时材料利用率低、产出效率有限;有机载板虽可制作大尺寸方形面板、成本优势突出,但刚性偏弱,芯片长期高功率运行产生的反复温差,极易引发材料翘曲,导致焊点与线路承受机械应力,影响封装稳定性。玻璃基板凭借尺寸适配性与结构稳定性,完美弥补传统材料短板,成为高端算力封装的最优解之一。

玻璃基板核心竞争优势与现存短板

相较于硅基、有机载板,玻璃基板具备三大核心优势,精准适配AI高端封装需求。首先是大尺寸加工优势显著,方形玻璃面板可大幅提升封装单元排布效率与材料利用率,数据显示,4565平方毫米大尺寸封装场景下,300毫米圆形晶圆材料利用率仅58%,600毫米方形玻璃面板利用率可达94%,能够显著降低单颗芯片分摊的制造成本。

其次是结构刚性强、抗翘曲性能优异。有机载板热膨胀系数约15-17ppm/℃,与硅芯片3.2ppm/℃的热膨胀系数差距极大,大尺寸封装下翘曲问题难以规避;玻璃材料热膨胀系数可调控至3-9ppm/℃,无限贴近硅芯片参数,同时结构刚度更高,高温循环工况下平整度更稳定,适配长时间高负荷算力运行场景。

最后是高频信号损耗更低。当前芯片传输速率持续向224G、448G迭代,高频场景对材料损耗敏感度大幅提升,硼硅酸盐封装玻璃10GHz下损耗因子仅0.002-0.003,优于主流ABF、BT有机材料,能够有效降低高速信号传输损耗,适配下一代高频高速封装需求。

同时玻璃基板存在两大明显短板,制约量产落地。一方面导热性能偏弱,玻璃热导率仅1W/mK左右,远低于硅材料的150W/mK,无法单独承担芯片散热需求,必须搭配冷板、热界面材料等外置散热结构使用;另一方面玻璃材质硬且脆,超细、高密度通孔加工易产生微裂纹,初期加工无缺陷的通孔,也可能在后续热循环过程中裂纹扩散,对加工工艺与良率控制提出极高要求。

三大技术路线拆解:应用场景与落地节奏差异化明显

目前行业玻璃封装体系分为玻璃载板、玻璃芯封装载板、CPO玻璃桥三条核心路线,三者工艺同源,但应用场景、技术成熟度与量产节奏差异显著。

一是玻璃载板,属于封装临时支撑载体,是当前产业化进度最快的路线。超薄晶圆、芯粒制备RDL线路时易变形位移,需依托高刚性玻璃面板临时固定,工艺完成后通过激光解键合分离玻璃载体,部分产品可重复使用3-4次,经济性与成熟度最优。台积电CoPoS方案即采用面板级玻璃载具,通过方形面板替代传统圆形晶圆,突破尺寸限制、提升单批次产出,不过该方案仍需攻克TGV良率、大尺寸翘曲、超细RDL布线等问题,仍处于验证迭代阶段。

二是玻璃芯封装载板,属于永久性结构创新,技术壁垒最高、落地周期最长。该方案直接用玻璃材料替代传统ABF载板的有机核心层,保留上下层ABF介质与铜线路结构,通过TGV通孔填铜实现垂直导通,搭配表层RDL布线完成多芯片异构互联,重点解决大尺寸封装刚性不足、高频损耗过高的问题,适配高端AI芯片集成场景。英特尔展示的超大尺寸多层玻璃芯基板代表行业顶尖水平,但整体技术仍处于工程化研发阶段,批量量产预计推迟至2030年前后。

三是CPO玻璃桥,聚焦光电共封装场景,解决光纤与光子芯片的精准耦合难题。传统光电封装依赖高精度主动对准设备,通道扩容后成本与耗时大幅攀升。康宁推出的玻璃桥方案,通过玻璃内部光波导实现光斑尺寸转换,将高难度光学对准转化为标准化机械定位,单器件可集成24路以上光通道,集成密度为传统方案的4倍,耦合损耗可控,目前已完成技术验证,处于客户样品认证阶段。

核心共性工艺:TGV技术决定产业量产上限

三条技术路线产业化落地均高度依赖TGV玻璃通孔技术,该工艺是玻璃基先进封装的核心壁垒,整体分为四大核心工序,每一步的工艺精度直接决定最终产品良率与可靠性。

第一步为精密打孔,主流工艺涵盖多类技术路径。红外激光加工效率高但热影响偏大,易产生孔壁微裂纹;紫外激光热损伤更低,适配精细化小孔加工;激光诱导改性加湿刻蚀工艺可兼顾小孔径、高深宽比与低缺陷优势,是当前行业重点迭代的主流方向,等离子体刻蚀、感光玻璃光刻则作为补充工艺适配不同场景。

第二步为孔壁金属化,解决玻璃绝缘无法导电的问题。需在通孔内壁沉积超薄金属种子层,磁控溅射成膜质量稳定,但高深宽比通孔内壁覆盖性不足;化学镀适配复杂孔壁结构,但对药液稳定性、活化清洗、附着力控制要求严苛,是工艺优化的关键环节。

第三步为电镀填铜,是影响导通可靠性的核心工序。细小深孔结构极易出现空洞、接缝、填充不饱满等缺陷,隐性缺陷会增加线路电阻,长期运行易引发断路故障,行业核心难点在于实现通孔无空洞、高密度均匀填铜。

第四步为精密RDL布线,负责水平方向线路互联。常规线路可采用半加成电镀工艺,线宽线距缩小至2微米以下后,需依托高精度光刻、薄膜沉积、电镀、CMP抛光等精密设备协同,实现超细线路稳定制备。

短期机会判断

整体来看,玻璃基先进封装凭借尺寸、刚性、高频性能三重优势,成为AI高端芯片异构集成的下一代核心方案,2026年正式进入产业化落地窗口期。当前行业材料优势明确、技术路径清晰,海内外巨头均已明确落地节奏,但大规模量产仍受加工良率、批量一致性、持续订单制约,尚需1-2年验证迭代。从投资维度来看,基板量产落地前,TGV打孔、直写光刻、铜填充电镀等核心设备环节确定性最强,将优先兑现行业增长红利。

相关公司

大族数控原有业务主要面向PCB加工设备,已布局无损玻璃基板通孔方案,并计划继续增加玻璃基板成套设备投入。它的优势是PCB客户和设备平台较完整,能够把钻孔、检测和其他工序组合起来。

德龙激光的精密激光设备已覆盖晶圆切割、划片和先进封装等环节,TGV设备是公司向封装后段继续延伸的方向之一。

68****的PLP系列直写光刻设备面向面板级先进封装,可以满足玻璃基板2微米量产解析能力要求。直写光刻不需要传统掩膜版,可以根据设计文件直接在大尺寸面板上曝光,更适合研发迭代快、版图复杂的先进封装。玻璃面板尺寸扩大以后,设备既要保持线宽精度,也要控制整板对位误差。

603***通过洪镭光学布局直写光刻设备,HL-P6-E1主要用于玻璃基板通孔开窗。TGV每一层图形都要与前一层准确重合,否则后续线路无法连接。公司的设备重点解决高解析和高精度套合问题,并计划继续向PCB、玻璃基板和先进封装掩模版市场拓展。目前披露内容仍以产品开发和客户拓展为主,距离持续设备收入还需要订单和验收数据确认。

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作者:于晓明 执业证书编号:A0680622030012

责任编辑:hec

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台积电CoPoS方案即采用面板级玻璃载具,通过方形面板替代传统圆形晶圆,突破尺寸限制、提升单批次产出,不过该方案仍需攻克TGV良率、大尺寸翘曲、超细RDL布线等问题,仍处于验证迭代阶段。
导读行业技术可行性已得到验证,但大规模商业化落地仍需突破稳定良率、持续性订单两大核心瓶颈,当前设备环节的确定性相对更高。

从技术研发迈入客户验证阶段

2026年成为玻璃基先进封装产业化的关键提速之年,海内外头部芯片、设备及材料企业密集落地技术成果,行业正式告别纯理论研发阶段,全面进入试验线通线、设备交付、工艺调试与客户送样认证的落地周期。国际巨头技术迭代节奏清晰,英特尔在行业学术会议上公开展示大尺寸多层玻璃芯基板样品,搭载全铜填充通孔、硅桥集成与光波导嵌入式结构,验证了玻璃基板高端封装可行性;台积电推出面板级CoPoS新型封装方案,明确2026年完成设备材料验证、2027年小批量试产、2028年下半年规模化量产的三阶落地节奏。

国内产业链同步快速跟进,国产化替代进程提速。京东方板级玻璃基封装载板试验线已顺利通线,规划月产能1000片,成功打通TGV钻孔、深孔填铜、多层RDL布线等全流程核心工艺,目前已启动客户送样认证工作。同时沃格光电、蓝思科技等国内企业持续推进相关产线建设与下游客户测试验证,国内玻璃封装产业链逐步成型。整体来看,行业技术可行性已得到验证,但大规模商业化落地仍需突破稳定良率、持续性订单两大核心瓶颈,当前设备环节的确定性相对更高。

AI算力芯片催生封装革新需求

玻璃基板产业快速崛起,核心源于AI算力架构升级带来的封装技术迭代刚需。GPU负责核心算力运算、HBM承担高速数据存储,随着AI模型参数扩容、芯片算力持续升级,两者的数据交互带宽需求呈指数级增长,传统传输架构的瓶颈持续凸显。在高算力场景下,一旦数据传输滞后,GPU计算单元将陷入等待,直接制约整体算力释放。

行业主流解决方案为先进异构封装,将GPU与HBM高度集成于同一封装体系,依托高密度中介层缩短芯片互联距离、提升传输效率。以英伟达Rubin单封装方案为例,单封装可集成288GB HBM4显存,带宽高达22TB/s,超高带宽需求下,传统PCB长距离传输架构已无法适配,必须依靠高密度RDL布线与超短距芯片互联方案支撑。

传统封装材料存在明显短板,难以适配大尺寸、高集成封装趋势。硅中介层受圆形晶圆形态与光罩尺寸限制,大尺寸封装单元加工时材料利用率低、产出效率有限;有机载板虽可制作大尺寸方形面板、成本优势突出,但刚性偏弱,芯片长期高功率运行产生的反复温差,极易引发材料翘曲,导致焊点与线路承受机械应力,影响封装稳定性。玻璃基板凭借尺寸适配性与结构稳定性,完美弥补传统材料短板,成为高端算力封装的最优解之一。

玻璃基板核心竞争优势与现存短板

相较于硅基、有机载板,玻璃基板具备三大核心优势,精准适配AI高端封装需求。首先是大尺寸加工优势显著,方形玻璃面板可大幅提升封装单元排布效率与材料利用率,数据显示,4565平方毫米大尺寸封装场景下,300毫米圆形晶圆材料利用率仅58%,600毫米方形玻璃面板利用率可达94%,能够显著降低单颗芯片分摊的制造成本。

其次是结构刚性强、抗翘曲性能优异。有机载板热膨胀系数约15-17ppm/℃,与硅芯片3.2ppm/℃的热膨胀系数差距极大,大尺寸封装下翘曲问题难以规避;玻璃材料热膨胀系数可调控至3-9ppm/℃,无限贴近硅芯片参数,同时结构刚度更高,高温循环工况下平整度更稳定,适配长时间高负荷算力运行场景。

最后是高频信号损耗更低。当前芯片传输速率持续向224G、448G迭代,高频场景对材料损耗敏感度大幅提升,硼硅酸盐封装玻璃10GHz下损耗因子仅0.002-0.003,优于主流ABF、BT有机材料,能够有效降低高速信号传输损耗,适配下一代高频高速封装需求。

同时玻璃基板存在两大明显短板,制约量产落地。一方面导热性能偏弱,玻璃热导率仅1W/mK左右,远低于硅材料的150W/mK,无法单独承担芯片散热需求,必须搭配冷板、热界面材料等外置散热结构使用;另一方面玻璃材质硬且脆,超细、高密度通孔加工易产生微裂纹,初期加工无缺陷的通孔,也可能在后续热循环过程中裂纹扩散,对加工工艺与良率控制提出极高要求。

三大技术路线拆解:应用场景与落地节奏差异化明显

目前行业玻璃封装体系分为玻璃载板、玻璃芯封装载板、CPO玻璃桥三条核心路线,三者工艺同源,但应用场景、技术成熟度与量产节奏差异显著。

一是玻璃载板,属于封装临时支撑载体,是当前产业化进度最快的路线。超薄晶圆、芯粒制备RDL线路时易变形位移,需依托高刚性玻璃面板临时固定,工艺完成后通过激光解键合分离玻璃载体,部分产品可重复使用3-4次,经济性与成熟度最优。台积电CoPoS方案即采用面板级玻璃载具,通过方形面板替代传统圆形晶圆,突破尺寸限制、提升单批次产出,不过该方案仍需攻克TGV良率、大尺寸翘曲、超细RDL布线等问题,仍处于验证迭代阶段。

二是玻璃芯封装载板,属于永久性结构创新,技术壁垒最高、落地周期最长。该方案直接用玻璃材料替代传统ABF载板的有机核心层,保留上下层ABF介质与铜线路结构,通过TGV通孔填铜实现垂直导通,搭配表层RDL布线完成多芯片异构互联,重点解决大尺寸封装刚性不足、高频损耗过高的问题,适配高端AI芯片集成场景。英特尔展示的超大尺寸多层玻璃芯基板代表行业顶尖水平,但整体技术仍处于工程化研发阶段,批量量产预计推迟至2030年前后。

三是CPO玻璃桥,聚焦光电共封装场景,解决光纤与光子芯片的精准耦合难题。传统光电封装依赖高精度主动对准设备,通道扩容后成本与耗时大幅攀升。康宁推出的玻璃桥方案,通过玻璃内部光波导实现光斑尺寸转换,将高难度光学对准转化为标准化机械定位,单器件可集成24路以上光通道,集成密度为传统方案的4倍,耦合损耗可控,目前已完成技术验证,处于客户样品认证阶段。

核心共性工艺:TGV技术决定产业量产上限

三条技术路线产业化落地均高度依赖TGV玻璃通孔技术,该工艺是玻璃基先进封装的核心壁垒,整体分为四大核心工序,每一步的工艺精度直接决定最终产品良率与可靠性。

第一步为精密打孔,主流工艺涵盖多类技术路径。红外激光加工效率高但热影响偏大,易产生孔壁微裂纹;紫外激光热损伤更低,适配精细化小孔加工;激光诱导改性加湿刻蚀工艺可兼顾小孔径、高深宽比与低缺陷优势,是当前行业重点迭代的主流方向,等离子体刻蚀、感光玻璃光刻则作为补充工艺适配不同场景。

第二步为孔壁金属化,解决玻璃绝缘无法导电的问题。需在通孔内壁沉积超薄金属种子层,磁控溅射成膜质量稳定,但高深宽比通孔内壁覆盖性不足;化学镀适配复杂孔壁结构,但对药液稳定性、活化清洗、附着力控制要求严苛,是工艺优化的关键环节。

第三步为电镀填铜,是影响导通可靠性的核心工序。细小深孔结构极易出现空洞、接缝、填充不饱满等缺陷,隐性缺陷会增加线路电阻,长期运行易引发断路故障,行业核心难点在于实现通孔无空洞、高密度均匀填铜。

第四步为精密RDL布线,负责水平方向线路互联。常规线路可采用半加成电镀工艺,线宽线距缩小至2微米以下后,需依托高精度光刻、薄膜沉积、电镀、CMP抛光等精密设备协同,实现超细线路稳定制备。

短期机会判断

整体来看,玻璃基先进封装凭借尺寸、刚性、高频性能三重优势,成为AI高端芯片异构集成的下一代核心方案,2026年正式进入产业化落地窗口期。当前行业材料优势明确、技术路径清晰,海内外巨头均已明确落地节奏,但大规模量产仍受加工良率、批量一致性、持续订单制约,尚需1-2年验证迭代。从投资维度来看,基板量产落地前,TGV打孔、直写光刻、铜填充电镀等核心设备环节确定性最强,将优先兑现行业增长红利。

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德龙激光的精密激光设备已覆盖晶圆切割、划片和先进封装等环节,TGV设备是公司向封装后段继续延伸的方向之一。

68****的PLP系列直写光刻设备面向面板级先进封装,可以满足玻璃基板2微米量产解析能力要求。直写光刻不需要传统掩膜版,可以根据设计文件直接在大尺寸面板上曝光,更适合研发迭代快、版图复杂的先进封装。玻璃面板尺寸扩大以后,设备既要保持线宽精度,也要控制整板对位误差。

603***通过洪镭光学布局直写光刻设备,HL-P6-E1主要用于玻璃基板通孔开窗。TGV每一层图形都要与前一层准确重合,否则后续线路无法连接。公司的设备重点解决高解析和高精度套合问题,并计划继续向PCB、玻璃基板和先进封装掩模版市场拓展。目前披露内容仍以产品开发和客户拓展为主,距离持续设备收入还需要订单和验收数据确认。

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