1、玻璃基板概述
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國玻璃基板行業(yè)發(fā)展趨勢研究與投資前景預測報告（2024-2031年）》顯示，玻璃基板是一種表面極其平整的薄玻璃片，是平板顯示產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎材料之一。其表面蒸鍍有一層In2O3或SnO2透明導電層即ITO膜層，并經(jīng)光刻加工制成透明導電圖形，這些圖形由像素圖形和外引線(xiàn)圖形組成。玻璃基板是平板顯示的重要原材料。根據顯示技術(shù)、器件結構以及應用場(chǎng)景的不同，可選擇使用單層或者多層玻璃。
玻璃基板理化性能
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理化性能 |
要求 |
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外觀(guān)質(zhì)量 |
無(wú)劃傷和凹凸，不能存在結石、條紋、氣泡、應力等缺陷，不影響液晶面板的顯示性能 |
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應變點(diǎn) |
>650℃ |
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膨脹系數 |
(30~38)x10^(-7)/°C，且在制作液晶面板的工藝中熱收縮率＜15×10^（-6） |
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化學(xué)穩定性 |
能耐受去離子水、多種酸性和堿性化學(xué)溶液的清洗和蝕刻，而不析出主要玻璃成分 |
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密度 |
滿(mǎn)足輕質(zhì)的要求≤2.5 |
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堿金屬含量 |
＜5×10^（-6） |
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楊氏模量 |
≥70Gpa |
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維氏硬度 |
≥640MPa |
資料來(lái)源：觀(guān)研天下整理
2、玻璃基板優(yōu)勢突出，代替有機PCB類(lèi)材料
封裝基板在芯片制造過(guò)程中，可以為芯片提供支撐、散熱、供電連接等一系列功能，封裝基板占封裝總材料成本的比例超過(guò)70%。而有機基板本質(zhì)上是由類(lèi)似PCB的材料與玻璃編織層壓板層壓而成，允許相當多的信號通過(guò)芯片，包括基本的芯片設計，如英特爾的移動(dòng)處理器以及AMD基于Zen的處理器，但是有成本較高、不耐高溫等缺點(diǎn)。
而玻璃基板的優(yōu)點(diǎn)非常突出：穩定性能、表面平坦，能更好的實(shí)現互連密度，可以解決目前先進(jìn)封裝的難題，能應用到集成更多的晶體管和對耐熱、抗彎曲要求更高的HPC、AI領(lǐng)域的芯片，尤其是半導體行業(yè)。簡(jiǎn)而言之，玻璃基板能用玻璃代替有機PCB類(lèi)材料。
玻璃基板的優(yōu)勢
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序號 |
優(yōu)勢詳解 |
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1 |
玻璃基板的主要成分是二氧化硅，在高溫下更穩定。這就使得玻璃基板能夠更有效地應對高溫，并且管理高性能芯片的散熱。這就為芯片帶來(lái)了熱穩定性和機械穩定性。 |
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2 |
相較于傳統的塑膠基板，玻璃基板更加平坦，這使得封裝和光刻變得更容易。玻璃基板可將圖案畸變減少50%，從而提高光刻的聚焦深度，進(jìn)而確保半導體制造更加精密和準確。 |
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3 |
由于這些獨特的特性，玻璃基板可實(shí)現更高的互連密度。這對于下一代封裝中的電力傳輸和信號路由非常重要，這就可以在封裝中連接更多的晶體管。玻璃基板上的互連密度可以提高10倍。 |
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3、玻璃基板市場(chǎng)規模及產(chǎn)量恢復增長(cháng)
隨著(zhù)智能手機、平板電腦、電視等電子產(chǎn)品普及和更新?lián)Q代，液晶顯示器件需求量不斷增加，進(jìn)而推動(dòng)玻璃基板市場(chǎng)規模擴大及產(chǎn)量增長(cháng)。根據數據顯示，2022年我國玻璃基板行業(yè)市場(chǎng)規模約為310億元，預計2023年市場(chǎng)規模將達333億元；2022年玻璃基板產(chǎn)量達到5468萬(wàn)平米，呈現小幅恢復增長(cháng)。
數據來(lái)源：觀(guān)研天下整理
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4、玻璃基板，誰(shuí)在布局？
而在面對玻璃基板優(yōu)勢之大，市場(chǎng)規模如此廣闊，并且在A(yíng)I的大勢之下，已有包括英特爾、AMD、三星等多家大廠(chǎng)公開(kāi)表示入局玻璃基板封裝。在美國通過(guò)的《芯片法案》中，宣布資助半導體玻璃封裝的研發(fā)和生產(chǎn)，并且已經(jīng)出資7500萬(wàn)美元，投資SK集團旗下的Absolics和SK海力士；2024年1月的CES2024上，三星電機已提出今年將建立一條玻璃基板原型生產(chǎn)線(xiàn)，目標是2025年生產(chǎn)原型，2026年實(shí)現量產(chǎn)。根據三疊紀官網(wǎng)，2024年3月25日LG Innotek也宣布入局玻璃基板的開(kāi)發(fā)，將半導體基板做到第一是他們的業(yè)務(wù)目標。作為全球第一大基板供應商，日本Ibiden也在23年10月宣布擬將玻璃基板作為一項新業(yè)務(wù)研發(fā)，當前Ibiden正處于半導體封裝用玻璃芯基板技術(shù)的探索階段。
目前海外芯片巨頭針對玻璃基板的布局情況
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公司名稱(chēng) |
國家 |
玻璃基板領(lǐng)域布局情況 |
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英特爾 |
美國 |
早在十年前就開(kāi)始尋找有機基板的替代品，并在亞利桑那州的CH8工廠(chǎng)投資十億美元試生產(chǎn)玻璃基板；計劃于2030年開(kāi)始批量生產(chǎn)玻璃基板封裝芯片，使用75微米的玻璃通孔，縱橫比為20:1，核心厚度為1毫米；合作伙伴包括玻璃加工廠(chǎng)LPKF和德國?；?span>Schott。 |
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英偉達 |
美國 |
公司認為使用玻璃基板、從玻璃基板邊緣進(jìn)行插拔互聯(lián)有望可以降低近50%的功耗，成為滿(mǎn)足AI高算力需求的高效能比解決方案，玻璃基板未來(lái)有望成為高端GPU的封裝方案。 |
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蘋(píng)果 |
美國 |
公司正在積極與多家供應商商討將玻璃基板技術(shù)應用于芯片開(kāi)發(fā)，以提供更好散熱性能，使芯片在更長(cháng)時(shí)間內保持峰值性能。 |
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Absolics（SK集團） |
韓國 |
2023年1月應用材料向其投資510億韓元(4020萬(wàn)美元)，協(xié)助其在美國設廠(chǎng)生產(chǎn)半導體玻璃基板，一階段建廠(chǎng)計劃自2024年第二季正式投入量產(chǎn)；2024年5月美國政府簽署初步條款備忘錄，通過(guò)《芯片和科學(xué)法案》為其提供高達7500萬(wàn)美元的直接資金，支持在佐治亞州科文頓建造一座120,000平方英尺的工廠(chǎng)，并開(kāi)發(fā)用于半導體先進(jìn)封裝的基板技術(shù)。 |
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三星 |
韓國 |
已聯(lián)合三星電子、三星顯示、三星電機等旗下公司組建了一個(gè)新的跨部門(mén)聯(lián)盟開(kāi)始著(zhù)手聯(lián)合研發(fā)玻璃基板，推進(jìn)商業(yè)化。在2024年1月的CES 2024上，三星電機已提出今年將建立一條玻璃基板原型生產(chǎn)線(xiàn)，目標是2025年生產(chǎn)原型，2026年實(shí)現量產(chǎn)。2024年3月，三星集團子公司三星電機宣布與三星電子和三星顯示器組建聯(lián)合研發(fā)團隊（R&D），三星電子預計將專(zhuān)注于半導體和基板的集成，而三星顯示器將處理與玻璃加工相關(guān)的方面，以在盡可能短的時(shí)間內開(kāi)發(fā)玻璃基板并將其商業(yè)化。 |
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LG Innotek |
韓國 |
宣布入局玻璃基板的開(kāi)發(fā)，將半導體基板做到第一是他們的業(yè)務(wù)目標。 |
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Ibiden |
日本 |
公司是全球第一大基板供應商，在2023年10月宣布擬將玻璃基板作為一項新業(yè)務(wù)研發(fā)，當前Ibiden正處于半導體封裝用玻璃芯基板技術(shù)的探索階段。 |
資料來(lái)源：觀(guān)研天下整理
與此同時(shí)，我國龍頭企業(yè)正在積極拓展玻璃基板封裝領(lǐng)域，代表企業(yè)有沃格光電、五方光電等。例如，沃格光電為充分利用現有TGV 核心技術(shù)優(yōu)勢，與湖北天門(mén)高新投資開(kāi)發(fā)集團有限公司于2022年6月17日共同出資設立湖北通格微公司，用于投資建設“年產(chǎn)100萬(wàn)平米芯片板級封裝載板項目”，推動(dòng)半導體封裝材料和封裝技術(shù)的迭代升級；五方光電正在積極開(kāi)展玻璃基板封裝領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)準備工作，五方光電專(zhuān)注于4-8英寸晶圓玻璃基板的研發(fā)，其TGV（玻璃通孔）項目已進(jìn)入樣品送檢和生產(chǎn)籌備階段。
我國玻璃基板前沿廠(chǎng)商簡(jiǎn)介
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企業(yè) |
股票代碼 |
流通市值（2024年05月21日） |
產(chǎn)業(yè)布局 |
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沃格光電 |
603773 |
53.47億 |
公司玻璃基IC板級封裝載板主要用于半導體先進(jìn)封裝領(lǐng)域，玻璃芯半導體先進(jìn)封裝載板產(chǎn)能主要由全資子公司湖北通格微投產(chǎn)建設，目前年產(chǎn)100萬(wàn)平米廠(chǎng)房已完成建設封頂，預計今年下半年進(jìn)入一期產(chǎn)能投放階段。 |
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五方光電 |
002962 |
38.36億 |
公司正積極拓展TGV技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域的應用。 |
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雷曼光電 |
300162 |
24.31億 |
公司已與上游合作伙伴合作研發(fā)推出了PM驅動(dòng)結構+玻璃基板的創(chuàng )新方案。 |
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帝爾激光 |
300776 |
95.93億 |
公司著(zhù)力推進(jìn)TGV激光微孔設備的研發(fā)驗證。 |
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三超新材 |
300554 |
21.91億 |
公司的倒角（邊）砂輪可用于玻璃基板的倒邊工序。 |
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德龍激光 |
688170 |
22.05億 |
重點(diǎn)研發(fā)出玻璃通孔(TGV)、模組鉆孔(TMV)、激光解鍵合等激光精細微加工設備，目前相關(guān)新產(chǎn)品已獲得訂單并出貨。 |
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東材科技 |
601208 |
74.61億 |
擁有生產(chǎn)玻璃基板的關(guān)鍵材料，高頻高速電子材料已供貨英偉達。 |
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凱盛科技 |
600552 |
99.75億 |
公司旗下優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)包括中光電TFT玻璃板、顯示玻璃原片。中光電玻璃基板用于替代康寧、旭硝子，未來(lái)空間廣闊。 |
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彩虹股份 |
600707 |
278.76億 |
國內最早研發(fā)、量產(chǎn)并銷(xiāo)售玻璃基板的公司，擁有玻璃基板核心生產(chǎn)技術(shù)。 |
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藍特光學(xué) |
688127 |
78.39億 |
用于3D半導體封裝的TGV正處于送樣到量產(chǎn)階段。 |
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但是，各大企業(yè)也對玻璃基板布局存在差異。例如，長(cháng)電科技聚焦XDFOI新技術(shù)、2.5D/3D技術(shù)的量產(chǎn)；通富微電利用與AMD的密切關(guān)系及自身Chiplet技術(shù)優(yōu)勢擴產(chǎn)消化高端CPU、GPU封裝產(chǎn)能，現已涉及AMDMI300的封裝；甬矽電子積極研發(fā)Bumping、RDL等技術(shù)，展望Fan-in/Fan-out,2.5/3D晶圓級封裝，并大幅建廠(chǎng)擴產(chǎn)，營(yíng)收增長(cháng)空間廣闊。作為封裝基板龍頭供應商深南電路表示，玻璃基板與PCB、有機封裝基板在材料特性、生產(chǎn)工藝方面均存在差異，在各自的應用領(lǐng)域具有不同特征。實(shí)際上，目前，國內玻璃基板更多的是指應用于Mini/Micro LED上，而不是半導體集成電路芯片封裝領(lǐng)域。
5、玻璃基板行業(yè)存在很多挑戰
我國玻璃基板行業(yè)存在諸多挑戰，如玻璃基板的易碎性、與金屬缺乏粘合性、難以實(shí)現均勻的通孔填充等等。例如，英特爾基板TD模塊工程研究員兼總監Rahul Manepalli表示：“玻璃是一種獲得與硅中介層非常相似的互連密度的手段。玻璃基板可以實(shí)現這種功能，但它也帶來(lái)了非常具有挑戰性的集成和接口工程問(wèn)題，我們必須解決這些問(wèn)題?！?
此外，玻璃基板的普及中缺乏可靠性數據，包括機械強度、耐熱循環(huán)性、吸濕性、介電擊穿和應力引起的分層等。因此，玻璃基板是半導體封裝行業(yè)新進(jìn)入者，與FR4、聚酰亞胺或味之素積層膜(ABF)等傳統材料相比，長(cháng)期可靠性信息相對匱乏。
總體來(lái)看，玻璃基板封裝確實(shí)已是公認的“下一代技術(shù)”，但產(chǎn)業(yè)仍處于萌芽階段，未來(lái)發(fā)展前景可觀(guān)。（WYD）
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