因应 AI 芯片需求强劲,台积电除了加速扩大先进封装 CoWoS 产能外,近日首度揭露「玻璃基板」技术应用进展,更透露次世代先进封装竞争,逐步由 CoWoS 移往 CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)战场,提前建立完整生态系。
设备端传出,近期台积电向供应链释出「Glass Substrate Development for CoWoS」计画,确定携手 ABF 载板大厂揖斐电与面板厂群创,共同验证玻璃基板导入下一代 CoWoS 先进封装的可行性,希望解决未来大型 AI 芯片封装在翘曲、热管理、讯号传输及供电等方面的挑战。
同时,这也显见来自客户对技术规格、产能要求,以及英特尔(Intel)、三星电子(Samsung Electronics)等竞争压力迅速增强,迫使研发推进「谨慎不激进」的台积,终于踩油门加快导入。
玻璃基板因具备低翘曲、低热膨胀、高刚性及优异讯号与供电特性,被视为「后 CoWoS 时代」的重要技术。 供应链人士指出,透过台积电、Ibiden 与群创三方合作及模拟验证,玻璃基板可使封装翘曲相关指标 COP(Chip on Package)改善 16%、有效热膨胀系数(Effective CTE)降低 19%、有效弹性模数(Effective Modulus)提升 31%。
供电完整性(Power Integrity)方面,电阻值降低 27%、电感值降低 42%。 整体而言,玻璃基板导入后可使封装性能(PKG Improvement)获得显著提升。
台积电强调,未来仍需持续研究与验证玻璃厚度(Glass Thickness)以及大型 CoWoS 封装布局(Large-size CoWoS Layout)。 尽管距全面量产仍有一段距离,但这已是台积电首次公开揭露与 ibiden、群创共同验证玻璃基板成果,也意味着玻璃基板正式跨入产业化验证阶段。
业者进一步指出,COP 改善 16%,代表封装翘曲程度获得有效控制。 随着 AI GPU 尺寸愈来愈大,包括 NVIDIA GB200、GB300 以及正进入量产的 Rubin 平台封装尺寸持续扩张,封装平整度与翘曲控制的重要性也大幅提高。 玻璃基板在降低翘曲方面的表现,将有助于提升大型封装的良率与可靠度。
此外,SBT 有效热膨胀系数降低 19%,则显示玻璃材料与硅芯片之间的匹配度更高。
目前硅晶片热膨胀系数与传统有机基板差异较大,容易在温度变化时产生应力并影响封装可靠度。 相较之下,玻璃材料热膨胀系数更接近硅晶片特性,有助于降低热应力、减少裂纹与焊点疲劳问题 ; 玻璃基板有效弹性模数提升 31%,代表整体刚性更高,可提供更佳支撑能力。 其中随着 HBM 的堆叠层数不断增加,基板刚性将成为支撑大型封装的重要条件。
台积电此次测试样品采用 0.8mm Glass Core Substrate,封装规格 5x Reticle CoW,整体封装尺寸为 85x110mm,为大型 AI GPU 封装等级。 台积电特别强调「No SeWaRe & Delamination」,代表测试过程中未出现严重翘曲与分层 / 剥离现象等良率杀手。
对于玻璃基板而言,材料接合可靠度向来是重要挑战之一,能够在大型封装尺寸下维持稳定结构,显示技术成熟度已有相当进展。
计划另一重点,则是 Glass-SBT 与 Organic-SBT 的比较。 台积电指出,Glass-SBT 可做到「Thin but better COP」,而 Organic-SBT 则呈现「Thick but worse COP」,玻璃基板不仅能够维持较薄厚度,还能同时改善封装平整度与可靠度。
此次合作伙伴名单也透露未来供应链布局方向。
Ibiden 目前为 NVIDIA 与超微(AMD)AI 芯片重要载板供应链,被视为玻璃基板量产化过程中要角,先前已宣布投资 5,000 亿日圆扩建岐阜县大野新工厂,专攻 AI 服务器高阶封装基板,显见其对 AI 先进封装市场的强大企图心,群创入列合作名单,也被视为抢进下一代玻璃基板战场的重要进展。
业者表示,玻璃基板最大挑战并非玻璃本身,而是玻璃通孔(Through Glass Via; TGV)技术。 玻璃本质上是绝缘体,必须透过数万个 TGV 建立垂直导电通孔,才能实现讯号与电力传输。
玻璃同时具有高硬度与高脆性,加工过程容易形成微裂纹,进而影响可靠度与良率。 因此,通孔成形、填铜品质与长期热可靠度,被视为玻璃基板量产化的三大核心关卡。
另一方面,英特尔 10 多年前已投入玻璃基板研发,应是全球布局最早、投入最深的业者。 目前位于美国亚利桑那州的玻璃基板试产线逐步进入商业化,英特尔力图借由玻璃基板与超大型小芯片(Chiplet)封装,争取 AI GPU 与特用芯片(ASIC)客户订单。
三星电机(Semco)于 2025 年建置玻璃基板试产线,并和日本大厂住友化学集团成立合资事业,将提前建构玻璃基板供应链。


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