玻璃基板+TGV技术研究进展之一
英伟达、英特尔、台积电、康宁、三星、华为、博通等全球科技巨头目前在积极布局玻璃基+TGV（玻璃通孔）技术，这一技术被视为后摩尔时代先进封装的关键突破方向。
一、各公司的布局动态
1. 英特尔（Intel）
- 技术进展：2023年9月宣布计划在2030年前推出玻璃基板封装技术，目标是在单个封装中集成1万亿个晶体管 。其研发的玻璃基板已实现3个再分配层（RDL）和75μm玻璃通孔（TGV），并在亚利桑那州工厂投资超10亿美元建设生产线 。
- 应用场景：优先用于数据中心、AI和图形计算等需要大尺寸封装和高算力的领域 。
2. 三星（Samsung）
- 技术路线：三星电机（SEMES）在CES 2024上宣布进军玻璃基板领域，计划2026年量产样品，并垂直整合晶圆、基板、面板部门以覆盖全产业链 。此外，三星计划2028年用玻璃中介层替代硅中介层，用于2.5D封装。
- 技术优势：玻璃基板的平面度和稳定性可提升光刻精度，降低50%图案失真，支持更高密度的Chiplet集成。
3. 台积电（TSMC）
- 研发重启：2024年8月宣布重启玻璃基板研发，目标是开发超大尺寸中介层（2027年达光罩极限的8倍以上），以应对英伟达等客户的AI芯片需求。
- 生态合作：通过3DFabric联盟整合产业链资源，探索玻璃基在先进封装中的应用。
4. 康宁（Corning）
- 材料供应：提供半导体玻璃晶圆和TGV解决方案，支持高频通信、射频模块和Fan-Out封装，其玻璃基板具有低介电损耗、高平面度和可定制热膨胀系数（CTE）的优势 。
- 应用案例：已用于MEMS封装、晶圆级光学和传感器领域 。
5. 英伟达（NVIDIA）
- 产品突破：2024年9月曝光的GB200 AI芯片将首次采用玻璃基板封装，成为全球首款玻璃基封装的商用芯片 。
- 技术需求：Blackwell架构的B100/B200 GPU需要10 TB/s带宽，传统硅中介层难以满足，转向玻璃基+TGV以提升互连密度和散热性能。
6. 华为（Huawei）
- 封装创新：与厦门大学合作开发基于玻璃转接板的金刚石散热技术，将金刚石集成到玻璃基板背面，用于先进封装的热管理，芯片结温降低24.1℃，热阻减少28.5%。
- 供应链合作：采用三叠纪科技的TGV基板，用于高端SiP和高算力芯片。
7. 博通（Broadcom）
- 射频应用：其Wi-Fi 7射频前端模块（FEM）虽未直接提及TGV，但玻璃基的低介电损耗特性可优化高频信号传输，未来可能结合TGV技术进一步提升性能 。
二、布局的核心原因
1. 突破封装性能瓶颈
- 更高互连密度：玻璃基板的互连密度比有机基板高10倍，可支持更多Chiplet集成，例如英特尔的玻璃基板可使封装晶体管密度提升10倍 。
- 更低信号损耗：玻璃的介电常数（~4）和损耗（<0.001）优于有机材料（BT树脂介电常数~4.5，损耗~0.01），适合5G/6G射频和高速数据传输 。
2. 应对热管理挑战
- 热稳定性：玻璃的热膨胀系数（CTE 3.2-12.4 ppm/°C）更接近硅（3 ppm/°C），可减少封装翘曲和热应力，例如华为的玻璃转接板+金刚石散热方案显著降低芯片温度。
- 耐高温特性：玻璃基板可承受更高加工温度（>300℃），支持先进封装中的多层堆叠和金属化工艺 。
3. 成本与规模化优势
- 材料成本低：玻璃原料丰富，生产工艺与显示面板兼容，可复用现有产线，降低封装基板成本 。
- 大尺寸制造：玻璃基板可实现510×515mm以上的板级封装，适合大尺寸AI芯片（如120mm×120mm），而硅中介层受限于晶圆尺寸（最大300mm）。
4. 支持异构集成与Chiplet趋势
- 灵活设计：玻璃基板允许在同一封装中集成CPU、GPU、HBM、传感器等不同工艺节点的芯片，例如英特尔的玻璃基板可支持“系统级封装”（SoP） 。
- 简化流程：TGV技术无需硅通孔（TSV）的复杂绝缘层工艺，降低制造难度和成本 。
5. 行业标准与生态构建
- 抢占技术高地：英特尔、三星等企业通过布局玻璃基+TGV，主导下一代封装标准，例如英特尔推动玻璃基板成为2030年后的主流技术 。
- 产业链协同：台积电、康宁、三叠纪等企业通过联盟和合作，加速技术验证和量产能力，例如东莞TGV联盟整合上下游资源 。
三、技术挑战与未来趋势
1. 工艺难点
- TGV填充良率：玻璃与金属（如铜）的粘附性差，需解决通孔填充空洞和分层问题，目前三叠纪等企业已实现99.9%良率的50:1深径比通孔。
- 大尺寸平整度：板级玻璃基板的翘曲控制（<20μm）是量产关键，康宁和三星通过材料优化和工艺改进逐步突破 。
2. 应用场景拓展
- 消费电子：玻璃基封装可用于折叠屏手机（如华为Mate XT的UTG玻璃）和轻薄笔记本电脑 。
- 汽车电子：高可靠性需求推动玻璃基在车载雷达和自动驾驶芯片中的应用。
3. 竞争格局
- 技术路线分化：英特尔、三星主推玻璃基板替代有机基板，而台积电、英伟达探索玻璃中介层替代硅中介层，形成差异化竞争。
- 中国企业崛起：三叠纪、迈科科技等国内企业在TGV设备和基板制造上取得突破，有望打破国际垄断。
四、总结
玻璃基+TGV技术已成为全球半导体巨头争夺的战略高地，其核心价值在于通过材料创新和工艺优化，突破传统封装的性能、成本和尺寸限制，支撑AI、5G、自动驾驶等下一代技术的发展。未来3-5年，随着英特尔、三星等企业的量产落地，玻璃基封装将在高端计算、通信和消费电子领域快速渗透，重构半导体产业链格局。