電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）隨著半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，尤其是在人工智能崛起帶動算力需求攀升的背景下，芯片制造領(lǐng)域的競爭愈演愈烈，先進芯片制造的每一個環(huán)節(jié)，設(shè)計、制造、封測等都可能成為勝負手，成為比拼先進芯片競爭力的高地。

先進芯片領(lǐng)域的競爭同樣在半導(dǎo)體基板細分領(lǐng)域打響，玻璃基板現(xiàn)在是半導(dǎo)體基板材料的前沿熱點。此前就有韓國分析機構(gòu)KB Securities的分析師表示，到2030年現(xiàn)有的有機基板將難以承載采用先進封裝的AI芯片對數(shù)據(jù)吞吐量的需求。

玻璃基板卓越的機械、物理和光學(xué)特性成為最受關(guān)注的有機基板替代材料。今年，產(chǎn)業(yè)鏈上多家知名廠商均有相關(guān)報道流出，計劃引入玻璃基板技術(shù)。

多家大廠確定引入玻璃基板技術(shù)，賽道群雄逐鹿

上月末，據(jù)Digitimes援引供應(yīng)鏈的消息報道稱，蘋果公司正積極與多家供應(yīng)商商討將玻璃基板技術(shù)應(yīng)用于芯片開發(fā)的戰(zhàn)略，預(yù)計未來蘋果會采用玻璃基板為芯片性能提升帶來新的突破。

封裝基板一直是芯片封裝領(lǐng)域的重要組成部分，基板要為芯片提供保護和支撐，既是芯片向外界散熱的主要途徑，也是實現(xiàn)芯片與外界之間進行電流和信號傳輸?shù)闹匾d體。有機基板、陶瓷基板、硅基板都是目前半導(dǎo)體行業(yè)常用的幾類基板。采用有機材料的基板有低成本、易加工和重量輕的優(yōu)勢，是目前市占率最高的基板。

但目前基板材料的散熱性能沒有那么理想，芯片運行過程中產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致其性能下降，這意味著芯片只能在短時間內(nèi)維持最高性能，一旦溫度過高就不得不降頻運行。在算力需求迅猛增長的如今，算力已經(jīng)是無法替代的先進生產(chǎn)力，是AI技術(shù)落地的基礎(chǔ)支撐。

而隨著AI芯片對數(shù)據(jù)吞吐量需求不斷提升，這要求半導(dǎo)體封裝內(nèi)晶體管數(shù)量極限最大化，同時具備能耗更低、性能更好、散熱效率更高的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)基板在支撐先進制程AI芯片上已經(jīng)越來越無力，傳統(tǒng)材料基板無法進一步提高晶體管密度的同時，還面臨著容易收縮形變的問題，同時功耗可能高達數(shù)千瓦，傳統(tǒng)材料基板作為互連材料已經(jīng)開始乏力。所以有分析認為到2030年現(xiàn)有的有機基板將難以承載采用先進封裝的AI芯片對數(shù)據(jù)吞吐量的需求。

用于下一代先進封裝的玻璃基板成為繼續(xù)推動摩爾定律以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用算力需求的助力，也成為算力時代的先進芯片提供可靠基板的最受關(guān)注的選擇。玻璃作為無機非金屬材料，其高硬度、高熔點、熱導(dǎo)性能良好的特性是成為理想的芯片基板材料的基礎(chǔ)。

同時，玻璃基板具有較好的表面平整度和尺寸穩(wěn)定性，可以有效地減小熱應(yīng)力帶來的影響。而且，在光透過性上玻璃基板的表現(xiàn)也更出色。根據(jù)英特爾此前發(fā)布的玻璃基板數(shù)據(jù)，使用玻璃材料基板能夠提高芯片的供電效率，互連密度相比有機材料可以提高10倍，將帶寬近翻倍提升至448G。

受益于互連密度的提高，數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的高密度、高性能AI芯片無疑將率先從這項技術(shù)中收益。

玻璃基板潛力巨大的應(yīng)用前景吸引了眾多廠商，本月初，據(jù)韓媒ETNews報道，AMD正對全球多家主要半導(dǎo)體基板企業(yè)的玻璃基板樣品進行性能評估測試，計劃將這一先進基板技術(shù)導(dǎo)入人工智能等HPC應(yīng)用。

此次測試多家企業(yè)樣品被視為AMD正式確認引入該技術(shù)并準備建立成熟量產(chǎn)體系的標志，業(yè)界預(yù)測AMD最早于2025-2026年的產(chǎn)品中導(dǎo)入玻璃基板。

量產(chǎn)元年在即，加碼備戰(zhàn)玻璃基板賽道

在制程工藝節(jié)點的微縮即將觸及物理極限的困境中，業(yè)界將玻璃基板等新材料被視為突破摩爾定律瓶頸、維持芯片性能增長的關(guān)鍵。作為重要且被寄予厚望的技術(shù)，玻璃基板賽道吸引了全球眾多巨頭布局、加碼。

據(jù)韓媒報道，三星機電公司聯(lián)合三星電子和三星顯示器等主要電子子公司建立聯(lián)合研發(fā)統(tǒng)一戰(zhàn)線，研發(fā)玻璃基板，目標在2026年開始大規(guī)模量產(chǎn)，意圖比英特爾更快地實現(xiàn)商業(yè)化。CES 2024上，三星電機也表示今年將建立一條玻璃基板原型生產(chǎn)線，目標2025年生產(chǎn)原型，最早2026年實現(xiàn)量產(chǎn)。

英特爾在玻璃基板賽道中布局已久，一直穩(wěn)步推進著玻璃基板技術(shù)的發(fā)展。去年英特爾展示了“業(yè)界首款”用于下一代先進封裝的玻璃基板，根據(jù)當時英特爾的路線規(guī)劃，是計劃在2030年前借助玻璃基板將單一封裝芯片中的晶體管數(shù)量上限提高至1萬億個，并沒有給出具體的時間預(yù)期。

在近期英特爾舉辦的代工業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)研討會上，英特爾給出了更具體的玻璃基板應(yīng)用時間，稱“這項技術(shù)的運用有望于2027年展開”，并沒有說量產(chǎn)這些字眼，給出的應(yīng)用時間節(jié)點也相對保守。

在越來越多競爭對手入局的情況下，雖然給出的信息較為保守，但是英特爾在玻璃基板上的技術(shù)積累毋庸置疑，量產(chǎn)時間肯定不會落后。

SK芯片封裝子公司Absolics也是很早就布局了玻璃基板賽道，近兩年Absolics一直在興建工廠擴充玻璃基板產(chǎn)能，目前的進度是小批量生產(chǎn)。此前有報道稱Absolic計劃今年開始量產(chǎn)，下半年或許會有更多量產(chǎn)消息。

獲蘋果投資的LG旗下公司LG Innotek今年也宣布入局半導(dǎo)體玻璃基板賽道，LG Innotek CEO表示將把半導(dǎo)體基板和電子系統(tǒng)組件業(yè)務(wù)發(fā)展到第一。同時他也透露LG Innotek半導(dǎo)體基板的主要客戶是美國一家大型半導(dǎo)體公司。

日本DNP也在加速研發(fā)進程，目前已開發(fā)出專注于新一代半導(dǎo)體封裝的玻璃基板，量產(chǎn)目標時間定在2027年。日本Ibiden也在布局玻璃基板賽道，不過目前正處于半導(dǎo)體封裝用玻璃芯基板技術(shù)的探索階段。

對于半導(dǎo)體行業(yè)來說，玻璃基板是下一代先進芯片制造的重要技術(shù)，結(jié)合各家給出的時間節(jié)點，最早在2026年玻璃基板就會真正應(yīng)用起來改變芯片制造格局。量產(chǎn)元年在即，眾玩家也紛紛加碼備戰(zhàn)玻璃基板賽道。

寫在最后

玻璃基板技術(shù)距離量產(chǎn)的時間越來越近，它能給先進封裝的AI芯片帶來怎樣的提升值得期待。同時也可以預(yù)計到，玻璃基板量產(chǎn)后還需要不斷完善相關(guān)封裝技術(shù)組合，同時在成本和良率上經(jīng)過不少時間來驗證，這樣才會在商業(yè)市場中更具競爭力。