2026.09.30 | AC | Packaging | Glass Substrate Expert: TGV & Glass Core

摘要

1、玻璃芯先替代BT载板节奏; 2、TGV/金属化工艺瓶颈; 3、方形玻璃路线进展。

以下为专家观点：

玻璃基板（Glass Substrate）与ABF载板和BT载板之间是何种关系？短期和长期来看，其替代路径是怎样的？

玻璃基板当前被视作玻璃芯（Glass Core），其短期目标是替代BT载板，而非ABF载板。BT载板本身属于PCB的一种。长期来看，随着玻璃通孔技术以及线宽持续微缩等工艺的进步，ABF载板的使用量可能会受到影响，但这并非短期内能够实现。

玻璃基板在英特尔的EMIB封装技术中扮演什么角色？其技术进展如何？

EMIB是一种封装技术，其性质更接近于中介层。目前，任何企业在中介层技术上的进展都不可能很快。英特尔的EMIB技术需要先在硅工艺上实现硅通孔，这部分会与玻璃材质及硅材质的研发同步推进。目前，ABF已在BT载板上作为Build-up Film大规模应用，而玻璃基板的应用目标是替代ABF下方的BT载板。

玻璃基板在封装领域主要有哪些应用方向，其发展路径和技术难度如何？

玻璃基板在封装领域主要有三个主流应用方向。第一种是作为过程载板（Glass Carrier），玻璃在此仅作为制程中的平台，类似于替代硅片，但因其尺寸更大，单位时间可封装更多材料。在此应用中，玻璃最终不包含在封装成品内，这是目前最成熟的应用。第二种是作为玻璃芯（Glass Core），主要面向2.5D封装，用于实现不同Die之间的水平信号及电源传输。第三种应用是作为中介层，例如在EMIB技术中，用于同类型Die之间的垂直信号传输。这三个应用方向的发展脉络遵循从易到难的顺序，即先作为过程载板，再发展为玻璃芯，最后是中介层。

玻璃基板在CoWoS和Co-packaged Optics 封装技术中的应用现状和未来规划是怎样的？

目前的CoWoS封装技术没有使用玻璃基板。玻璃基板的应用主要是在CPO封装上，但CPO技术最快也要到2028年才能实现。在第一代CPO中，玻璃将仅作为过程载板使用。预计到CPO 2.0版本，玻璃才会被集成到封装内部。

玻璃基板替代BT载板和ABF载板的具体方式和技术前提是什么？

玻璃基板是直接替代由电子布、超薄覆铜板和树脂等多种材料构成的BT载板。目前，玻璃基板尚不能直接替代ABF载板。在当前阶段，仍需在玻璃基板上贴附ABF膜（Build-up Film）来进行重布线。未来，随着玻璃工艺的成熟，特别是在TGV钻孔和金属化工艺不断完善后，若能在玻璃上更成熟地实现RDL或复杂的图案化，则有可能进一步替代ABF载板。因此，替代路径是先替代BT载板，再逐步发展到替代ABF载板。

玻璃基板替代BT载板的应用场景是否仅限于存储领域？

玻璃基板替代BT载板的应用场景不仅限于存储领域。在异质集成封装中，例如包含存储器、控制器等多个组件的大尺寸GPU封装，同样需要采用2.5D封装形态，这些场景都需要使用BT载板，因此也构成了玻璃基板的潜在替代市场。

在玻璃基板替代PCB的方案中，是否还需要在玻璃上进行布线或直接贴装芯片？具体工艺流程是怎样的？

理论上，可以直接在玻璃上制作铜布线或直接进行IC的绑定键合。然而，对于管脚或引脚密度较高的芯片，目前直接在玻璃上进行贴装的工艺尚不成熟。因此，在第一阶段，玻璃基板主要用于替代BT载板。在此阶段，仍需将ABF膜贴在玻璃上，再于ABF膜上完成I C的键合。只有当工艺进一步优化后，才可能实现直接在玻璃上布线，从而部分或完全取代ABF膜。

在玻璃基板应用的第一阶段，既然布线仍在ABF膜上进行，是否意味着布线密度并非当前的技术瓶颈？

是的，在第一阶段，技术挑战主要集中在玻璃通孔的钻孔、金属化以及化学机械抛光处理等环节。到了第二阶段，当需要在玻璃基板上直接进行走线时，才会涉及光刻或图形化等更为复杂的工艺。

在玻璃基板方案中，作为载具的玻璃本身是否需要进行打孔等复杂处理？

作为载具的玻璃理论上不需要进行任何复杂的打孔工艺。尽管部分厂商可能会为了测试目的钻一些测试孔，但这类工艺复杂度不高，技术已相当成熟。玻璃在此过程中主要起到一个平台的作用，完成相关工序后便会被移除。该过程主要涉及薄膜贴合以及临时键合等工艺。

参照台积电的规划，玻璃基板替代BT载板的第一阶段预计何时实现？其他厂商的进度如何？

根据台积电当前的里程碑规划，预计在2028年开始应用玻璃基板。其他厂商中，英特尔的进度预计会更晚；三星虽然有可能更快，但其代工业务规模相对较小，主要机会可能来自于承接台积电产能无法覆盖的部分IC加工订单。

当前将玻璃用作BT载板核心层的技术难点主要在哪里？例如TGV和金属化工艺目前处于何种发展阶段？

目前，TGV和金属化是主要的技术难点，且各家企业的技术水平参差不齐。例如，一些起步较早的韩系厂商（如三星）在TGV方面已能实现每平方毫米10到20个通孔，孔径和孔距可控制在50至120微米之间，能够支持部分产品生产。然而，国内绝大多数企业尚无法达到此水平。主要挑战在于，TGV钻孔不仅是简单的打穿，还对孔距、孔形、孔密度、孔内壁粗糙度及垂直度有严格要求，且不同工艺路线的参数标准各不相同，实现稳定、大规模的量产需要扎实的技术功底。当前许多企业在这方面仍存在较大问题。

造成玻璃基板TGV工艺开发困难，各家技术水平不一的主要原因是什么？

一个核心原因是玻璃材料本身缺乏统一标准。与由少数厂商主导、规范化程度高的ABF材料不同，玻璃是一个工艺窗口非常宽的材料。目前业界使用的玻璃种类繁多，包括石英玻璃、显示面板用的高硼硅玻璃、手机盖板用的铝硅系玻璃以及无碱玻璃等。不同材质的玻璃在物理和化学特性上差异巨大，导致其所需的钻孔工艺、化学品及设备也完全不同。因此，整个行业尚处于针对特定玻璃材质进行工艺对齐和摸索共同技术指标的早期阶段。

针对玻璃基板技术，目前行业内是否已形成较为明确的技术路线，例如在玻璃材质和TGV技术方面是否有主流趋势？

目前尚未形成统一的技术路线，主要因为行业缺乏标准化，尤其是玻璃载板的尺寸规格尚未统一。市场上存在300x300mm、400x500mm、500x500mm、600x600mm、700x700mm等多种尺寸，这给设备厂商的研发方向带来了不确定性。台积电由于第一阶段（预计2028年）的目标是用玻璃替代载板，时间相对宽裕，因此当前的工作重点是进行材料与设备的对齐，而非急于打通某一特定工艺路线。

在多种玻璃材质中，方形玻璃基板的主流技术方向是什么？台积电目前倾向于哪种材质？

目前玻璃材质尚未完全收敛。对于圆形玻璃晶圆（glass wafer），石英玻璃是默认选项，例如厦门云天即采用此路径。对于方形玻璃基板，硼硅玻璃和无碱玻璃均有机会成为主流。铝硅玻璃因其在使用氢氟酸蚀刻时会产生较多不溶物，给后续的清洗工艺带来极大的不确定性，因此应用前景面临挑战。高硼硅玻璃虽然也存在不溶物问题，但需要在透明度、平坦度等性能之间进行权衡取舍。台积电当前以硼硅系玻璃为主要研究方向，因为其在显示面板领域应用成熟，供应链稳定，性价比较高。但这是否会成为未来TGV工艺的最终选择，目前尚无法确定。

国内从事玻璃载板业务的企业中，哪些表现比较突出？

如果是应用于无需钻孔的载板，只要是能为面板企业大规模供货的国内厂商都有机会，例如彩虹、东旭以及凯盛等公司。

在玻璃通孔技术方面，国内是否有处于领先地位的企业？

国内企业目前普遍缺乏相关的经验积累。因此，所有先行启动的项目目前都与海外的玻璃原片供应商合作，例如康宁、AGC、肖特等，这些公司拥有现成的、专门用于半导体封装的玻璃产品。相较之下，国内在玻璃原片生产方面，例如在平坦度和表面粗糙度处理等关键能力上，经验较为欠缺。面板应用对粗糙度的要求相对宽松，但TGV工艺对厚度一致性和表面粗糙度的控制则非常严格。

如何评价沃格、力诺特玻以及公司在玻璃基板领域的定位和能力？

沃格与公司都属于玻璃加工厂商，不生产原片玻璃。力诺特玻主要生产药用玻璃，其在玻璃一致性控制方面有能力和经验。

生产用于半导体载板的电子玻璃，是否需要技术非常先进的熔炉？

用于显示和半导体封装的玻璃都属于电子玻璃。电子玻璃的生产首先对配方的精确度有极其严格的要求。其次，显示玻璃的生产需要具备大宗玻璃的生产能力，这包括对玻璃熔炉的投资、相关添加剂和助剂的使用，甚至许多用于反应控制的化学品也需要自行生产。以力诺特玻为例，其原有的药瓶生产经验很难迅速转化为制造电子玻璃所需的能力。

评价玻璃基板作为载板的质量时，关键的衡量维度和对应的参考数值是怎样的？

评价玻璃基板质量的关键维度包括尺寸控制、厚度一致性、翘曲度以及热膨胀系数。 首先，在尺寸控制方面，以500mm x 501mm的基板为例，其尺寸偏差需要控制在±0.5%以内。对于半导体应用，这一精度要求还需要再提高一个数量级。精确的尺寸控制对于后续加工设备中的对齐至关重要，否则会产生巨大误差。 其次，厚度一致性方面，在一块550mm x 550mm的基板上，厚度一致性的精度需达到0.05%（万分之五），不能出现明显的起伏。再者，翘曲度通常以微米级衡量。对于一块1mm厚的玻璃，其不平坦程度需要控制在50微米以下。这意味着当玻璃片放置在绝对平坦的载台上时，其与载台之间未接触的空隙高度必须低于50微米。需要注意的是，这个数值并非绝对标准，不同尺寸的玻璃要求会有所不同。最后是热膨胀系数。通过调整玻璃组分，如氧化硼、氧化钙或其他碱土元素的比例，可以使玻璃的CTE在2.6到13-14之间变化，这体现了玻璃作为一种材料所具有的较大的工艺灵活性。CTE的选择需要根据其上层堆叠的材料而定，例如，如果上层是ABF材料，则玻璃的CTE需要向ABF的系数靠拢。理想情况下，堆叠的两种材料CTE应保持一致，因为材料差异越大，对齐管理的难度就越高。

评估一家公司的玻璃通孔工艺能力时，应关注哪些核心维度？

评估TGV工艺能力主要依据以下几个维度： 首先是孔的几何参数，包括孔径大小和深宽比。 其次是孔的质量，具体指孔侧壁和内壁的粗糙度参数。 再次是孔的分布特征，包括孔的密度、孔间平均距离。 最后是玻璃基板本身的厚度。这些参数综合体现了该公司的TGV工艺水平。

目前国内在Glass Core（玻璃芯板）工艺能力方面，理想的量化指标是怎样的，例如在孔径、孔密度和深宽比等维度上？

针对Glass Core，目前国内相对可靠的工艺能力指标大致如下：首先，在孔径方面，通常能做到50微米左右；声称能做到20微米的，大概率还处于样品或演示阶段，难以实现量产。其次，在孔密度方面，每平方毫米能做到平均5个孔是比较可靠的水平，能达到10个孔则已属非常高的水准。最后，在深宽比方面，即孔的深度与孔径的比例，目前国内工艺能力普遍能达到10:1，并能在此基础上保持较好的一致性而不损害其他参数指标，这已是相当不错的水平。声称能做到20:1甚至100:1的说法可信度较低。

镀铜工艺与TGV的孔型及深宽比之间存在怎样的关联？

镀铜工艺与TGV的孔型及深宽比密切相关，不同的孔型对镀铜工艺的要求可能存在天壤之别。例如，直孔、锥形孔或蝶形孔所需的镀铜工艺各不相同。同时，深宽比也与孔型存在内在联系。在现有工艺能力下，要打出深宽比非常高的垂直深孔是极具挑战性的。

玻璃基板技术主要存在哪几种工艺路线，它们各自的特点和成熟度如何？

目前主要存在两种技术路径。第一种是基于现有的半导体工艺体系，将玻璃制成圆形的晶圆片（圆片玻璃）。这种路线通常使用石英玻璃，其刻蚀难度远低于硼硅玻璃，因此可以利用半导体行业现成的设备，工艺路线相对成熟。这种方式从用作载板开始，现在在TGV钻孔方面的成熟度也高于方形的硼硅玻璃。然而，其缺点是无法发挥方形玻璃在面积利用率和单位产出方面的优势。第二种路径是采用方形玻璃，其优势在于材料利用率高，但由于材料和尺寸标准尚未统一，导致适用于方形玻璃复杂工艺的设备体系还不够健全。

在TGV打孔环节，主流的工艺技术是什么？相关的设备供应商有哪些？

TGV打孔环节存在多种工艺。对于孔径较大、精度要求不高的场景，可以使用光纤激光等进行直接钻孔，相关设备供应商如德龙激光、大族激光等，技术已相对成熟。然而，要实现微米级或亚毫米级的精细孔径，直接钻孔会带来较多后续问题。目前行业内更为主流的工艺是激光诱导刻蚀，这是一种两步法工艺：首先，使用飞秒级激光器对预定打孔位置进行高能照射，以破坏或弱化玻璃内部的硅氧键；随后，使用氢氟酸进行湿法腐蚀，从而形成通孔。该工艺在效率和成本方面获得了行业共识。在设备方面，该工艺的开创者是德国公司LPK F，但其设备价格昂贵，性价比不高。

激光诱导刻蚀工艺除了需要专用设备外，在实际操作中还有哪些关键的技术难点？

拥有设备只是第一步，实际工艺的实现仍需大量的摸索和优化。关键在于如何精确控制打孔的精细度以及后续的湿法腐蚀过程。例如，不能使用纯氢氟酸进行腐蚀，因为纯氢氟酸的选择性较差，在腐蚀较厚的玻璃时，容易在孔的下半部分堆积，导致底部被过度刻蚀，从而破坏预设的孔型。因此，工艺中必须掺入其他辅助性的电子化学材料，以精确控制腐蚀速率，确保孔型的一致性。此外，不同的孔径需求也对应着不同的前道清洗工艺和氢氟酸配方调整。

除了当前最常见的技术路线外，玻璃基板刻蚀还存在哪些其他的技术方案？

另外两种技术路线包括等离子刻蚀（纯干法刻蚀）和使用光敏玻璃。等离子刻蚀是利用等离子体直接作用于玻璃基板的刻蚀区域，这种方法的优势在于孔型和孔径的控制非常精确，选择比高，但其显著缺点是刻蚀速度非常慢。另一种方法是使用对光选择性好的光敏玻璃，通过激光照射使特定区域敏化，再进行紫外光刻，从而将敏化部分去除。该方案同样可以实现精确刻蚀，但由于光敏玻璃本身价格昂贵，导致整体成本过高。

玻璃基板通孔的镀铜工艺流程是怎样的，其技术选择会受到哪些因素影响？

镀铜工艺是一个多步骤的复杂流程。首先，在钻孔后需要进行清理，去除碎屑等杂质。随后，对表面进行抛光或化学机械抛光处理。接下来是沉积阻挡层和种子层。完成这些准备工序后，再进行电镀或填充。具体选择电镀还是其他填充工艺，取决于通孔的孔型和尺寸。此外，孔的大小、间距和密度等物理参数，也决定了是采用干法先填充铜柱形成“丝芯”，还是直接用电镀液将通孔填满。

现有的半导体设备制造商，如应用材料（Applied Materials）或东京电子（Tokyo Electron），能否提供玻璃基板封装所需的设备？

理论上，这些主流半导体设备商具备提供相关设备的能力。然而，当前面临的主要挑战是行业内尚未形成统一的玻璃基板尺寸标准，不像半导体行业有成熟的8英寸或12英寸晶圆标准。在基板尺寸标准未能收敛的情况下，设备大厂很难进行针对性的设备开发。因此，目前玻璃加工企业更多是寻求一些二线设备厂商进行定制化开发，因为一线大厂通常不会为非标尺寸提供定制化服务。

国内半导体设备厂商如北方华创、拓荆科技、中微公司等，在玻璃基板封装设备领域有何研发布局？

北方华创主要侧重于干法设备，其针对种子层或阻挡层的PVD设备据称已经开发完成，但电镀并非其强项。在半导体电镀领域，盛美上海可能更具优势。芯源微（已被北方华创收购）在玻璃电镀方面没有进行布局。国内还有一些初创企业声称具备相关能力，但由于实际应用案例不多，其技术成熟度尚待验证。目前，行业内参考的设备主要来自中国台湾地区的厂商以及ASMPT。

当前电子级玻璃基板的市场应用处于什么阶段，是否存在小规模量产？

目前，国内对于玻璃原片尚无迫切的国产替代需求。主要原因是，将玻璃原片加工成TGV产品的规划和生产本身还未成熟，因此对上游原材料的国产化需求并不紧迫。国际市场上已有成熟的供应商，如康宁、AGC和肖特，他们提供针对封装应用的现成货架产品。这些产品分为用作载板和直接用于封装两种类型，康宁早在上个十年就开始了相关研究和生产。例如，三星在2017年就曾使用康宁的玻璃为其Galaxy手表的APU进行封装，谷歌Pixel手表也曾采用该技术。不过，这些应用主要基于当时14纳米的工艺节点，随着技术发展到7纳米以下，对工艺能力提出了更高的要求。

国内玻璃厂商的实际能力如何，关于其向上游大厂送样的说法是否属实？

目前国内厂商普遍处于可以配合进行测试的阶段，但对于玻璃加工企业而言，他们会优先选择更可靠的供应商来验证和稳定自身的工艺流程，而不会在工艺尚未跑通的情况下，冒险测试新的原材料供应商。因此，所有关于大陆厂商给台积电送样的说法都可以认为是不可信的。台湾地区本身拥有众多面板厂和玻璃制造商，并且像日月光、力成、京元电子等封测厂早已在进行玻璃基封装的研发，供应链完全可以实现内部配套，无需从大陆采购。

如果玻璃载板（Glass Carrier）在2028年开始应用于服务器等大规模芯片封装，其技术方案和供应商的确定时间点大概在何时？

针对服务器等大型芯片封装应用的玻璃载板，其技术方案和设备供应商的确定时间点最晚应在2027年年中前后。在玻璃原片供应方面，康宁或AGC拥有充足的产能，因为与显示面板玻璃的需求量相比，半导体封装领域的用量仅是九牛一毛。目前，台积电正与群创光电以及日本的揖斐电就此展开紧密合作。群创在玻璃载板领域经验丰富，其产品已实现营收和出货，主要应用于电源管理芯片、射频前端和MCU等成熟制程产品。