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玻璃基板技术路线及行业进展

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发表于 1 小时前 | 查看全部 |阅读模式
1、玻璃基板生产工艺与产业链

玻璃基板生产工序流程:玻璃基板生产共涉及7-8道工序,全流程为:

1)基材采购:采购专用玻璃基材,包括肖特BF33等高硼硅玻璃、康宁产玻璃圆片等;

2) 基材预处理:将玻璃基材打磨抛光减薄至0.3毫米以下;

3) 通孔与线路制作:采用TGV技术完成激光诱导、药水腐蚀、清洗后,通过PDV工艺电镀填充通孔并制作铜线路;

4)后段检测与循环加工:依次完成研磨、光刻胶与显影、AOI光学检测(检测线距、良率等),多步骤循环后实现TGV玻璃基板打通及外表重布线层RDL层的制作。

TGV核心工艺路径:TGV工艺经多轮探索已形成成熟落地路径,早期工艺存在明显缺陷:

1)传统机械打孔易出现崩边问题;

2)激光直接照射加工因玻璃材质较脆,易产生裂纹。当前主流成熟工艺为UV曝光改性+湿法刻蚀,操作流程为先通过UV曝光对玻璃进行改性处理,再浸泡至酸性溶液中刻蚀。完整TGV工艺全流程为激光诱导、溅射铜、电镀、制作RDL层。

玻璃基板产业链拆解:玻璃基板产业链可拆分为上、中、下游三个核心环节:

1) 上游:涵盖设备端与材料端,材料端核心品类为玻璃基板原料与原浆,设备端包括TGV激光设备、刻蚀设备、电镀设备、光刻直写设备、PDV铜镀设备等;

2) 中游:为TGV玻璃基板制造与加工环节,核心工序包括TGV打孔、金属化填孔及多层线路堆叠等;

3)下游:集中于应用场景,主要覆盖半导体、射频、CPU等领域。

2、先进封装演进趋势与主流技术

·先进封装发展历程:先进封装核心发展方向可总结为高密度与小型化,发展历程分为两大阶段:一是20世纪初,封装以DIP、QFP等引脚插装、表面贴装形式为主,芯片面积大,封装面积、功率表现均不佳;二是2000年起,随着BGA、CSP技术普及,封装引脚消失,芯片与基板连接方式从引脚模式变为邦片凸点模式,高密度集成能力大幅提升,当前先进封装正逐步向2.5D及3D封装方向发展,邦片尺寸持续缩小,纵向堆叠层数不断提升。

3、先进封装核心发展趋势

先进封装主要有三大核心发展趋势:

1)2.5D及3D封装普及:2.5D封装是将不同功能的芯片通过中介层共同封装到基板上;3D封装通过TSV微通孔及凸点实现纵向连接,大幅缩短互联距离,可将不同功能芯片更高密度集成到单个封装中。

2)从扇入向扇出演进:扇入型封装的芯片与基板连接面积、重布线层走线面积均小于等于芯片面积;扇出型封装用有机材料包裹芯片,走线可延伸至外部有机层,实际走线面积大于芯片面积,布线量与基板连接面积均有所提升。c. 从MCM向SiP、SoC升级:SiP采用共封装方式,将不同功能芯片并排或堆叠放置在单一基板上进行物理封装;SoC采用不同光刻工艺在同一圆片上制作不同功能芯片,集成度更高。

主流厂商先进封装技术:当前先进封装领域主流玩家为台积电、三星、英特尔,各家技术路线存在差异:

1)台积电:面向高性能AI算力芯片的核心方案为CoWoS系列,包含CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L三个版本,其中CoWoS-S采用2.5D封装,HBM部分采用3D封装,将HBM、计算芯片、逻辑芯片共同封装在硅中介层中;CoWoS-R和CoWoS-L为升级版本,CoWoS-L中介层集合RDL有机中介层与硅桥技术。台积电SOIC 3D封装目前处于密集落地阶段,尚未实现成熟量产。

2)三星:3D封装技术主要应用于HBM产品。

3)英特尔:为行业主流玩家之一,但先进封装市占率不高。

4、玻璃基板优势与应用场景

·玻璃基板核心优势:玻璃基板核心优势主要体现在三方面:一是热稳定性优异,热膨胀系数可通过玻璃原片改性调节,可匹配下层基板CET指数,持续工作升温时不易发生形变,避免传统有机基板CET不可调节、与下层基板参数差异导致形变影响产品良率的问题;二是适配先进封装需求,支持小于2微米微孔及更精细布线,可满足高密度先进封装互联要求;三是长期成本优势突出,玻璃基板可方形制作,面积使用率远高于传统圆形晶圆片,长远来看成本较硅中介层低20%。

5、玻璃基板主要应用场景

玻璃基板应用场景可分为四类,不同场景技术路径差异明显:

1)玻璃中介层:可替代台积电CoWoS技术中的硅/有机中介层,英特尔Glass Core技术用玻璃基板替代ABF有机载板的中间芯盒部分,不会取代上下重布线层ABF膜;

2)玻璃芯板:作为基板核心结构层使用;

3)HBM玻璃临时载板:属于支撑类耗材,用于HBM堆叠过程中晶圆减薄、RDL重布线等先进封装制程的支撑,提升良率,不会进入最终成品芯片;

4)CPU光电共封装玻璃平台:可大幅提升光互连的光纤集成密度,通过TGV技术实现PIC光引擎与ASIC芯片的互联,外部连接光纤,与康宁玻璃桥技术同源采用光波导技术,通过激光改性玻璃内部形成多条折射率差异的光纤通道,降低耦合难度,实现光信号精准传输到CPU及ASIC交换芯片。

玻璃基板开发现状:2026年7月1日康宁发布官方声明,明确玻璃基板仅为技术概念,核心探索在平面玻璃中利用离子交换光波导能力实现光信号传输,当前技术处于开发早期,尚未实现商业化及规模化生产,仅对未来技术研发具备引导作用。

6、玻璃基板生产工艺与产业链

玻璃基板生产工序流程:玻璃基板生产共涉及7-8道工序,全流程为:

1) 基材采购:采购专用玻璃基材,包括肖特BF33等高硼硅玻璃、康宁产玻璃圆片等;

2)基材预处理:将玻璃基材打磨抛光减薄至0.3毫米以下;

3)通孔与线路制作:采用TGV技术完成激光诱导、药水腐蚀、清洗后,通过PDV工艺电镀填充通孔并制作铜线路;

4)后段检测与循环加工:依次完成研磨、光刻胶与显影、AOI光学检测(检测线距、良率等),多步骤循环后实现TGV玻璃基板打通及外表重布线层RDL层的制作。

7、TGV核心工艺路径

TGV工艺经多轮探索已形成成熟落地路径,早期工艺存在明显缺陷:

1)传统机械打孔易出现崩边问题;

2) 激光直接照射加工因玻璃材质较脆,易产生裂纹。当前主流成熟工艺为UV曝光改性+湿法刻蚀,操作流程为先通过UV曝光对玻璃进行改性处理,再浸泡至酸性溶液中刻蚀。完整TGV工艺全流程为激光诱导、溅射铜、电镀、制作RDL层。

8、玻璃基板产业链拆解

玻璃基板产业链可拆分为上、中、下游三个核心环节:

上游:涵盖设备端与材料端,材料端核心品类为玻璃基板原料与原浆,设备端包括TGV激光设备、刻蚀设备、电镀设备、光刻直写设备、PDV铜镀设备等;

中游:为TGV玻璃基板制造与加工环节,核心工序包括TGV打孔、金属化填孔及多层线路堆叠等;

下游:集中于应用场景,主要覆盖半导体、射频、CPU等领域。

9、玻璃基板量产情况与厂商进展

·玻璃基板技术卡点分析:当前玻璃基板良率约70%,较ABF基板低20-30个百分点,核心卡点集中在TGV打孔、多层布线、AOI检测三个环节。其中AOI光检测环节受玻璃基板透明属性影响,光照易透光,因此对AOI设备及光线要求更高。当前AOI设备厂商暂未进行针对性参数调节,需等待玻璃基板方案逐步定型、进入小批量生产阶段后,再对设备做适配调整,即可有效提升该环节生产良率。

·玻璃基板量产节奏规划:玻璃基板替代落地节奏分短期、中长期两个阶段推进,不同阶段替代方向差异明显。短期来看,实现硅中介层的替代可行性更高;中长期来看,替代ABF载板板芯层的市场空间更为可观,后续将逐步进入量产落地阶段。

海外核心厂商进展梳理:当前海外布局玻璃基板的核心厂商包括英特尔、台积电、康宁、三星四家,各家技术路线及量产规划如下:

1)英特尔:2026年1月成功展示首款EMIB 2.5D封装技术的玻璃基板样品,采用12层堆叠结构,实现无微裂纹突破;2026年5月20日明确新墨西哥州奥兰乔工厂为首个玻璃基板量产基地,官方预计2030年实现全面商用。

2)台积电:主打玻璃中介层路线,2026年6月已完成CoWoS中试线建设投用,当前处于工艺验证阶段,官方公开表态量产仍需2-3年,预计2027年小量试产,2028-2029年逐步量产。

3)康宁:发布玻璃桥Glass Bridge方案,主攻光波导、离子交换技术及玻璃桥与TGV打孔集成技术,2026年6月发布新方案,目前商业化验证仍待推进,暂未公布明确量产指引;2026年5月20日京东方公告与康宁签署三年玻璃基板合作备忘录。

4)三星:主打玻璃中介层应用路线,三星电机已向苹果、博通送样玻璃基板产品,量产目标定为2027年。










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