一、基板材料换代
半导体行业在过去十几年里面对的一个核心问题是,把晶体管继续做小的难度越来越大,成本也越来越高。既然单个芯片的性能提升速度放缓,工程师们换了一个思路,把多个功能不同的芯片像搭积木一样拼装在一起,通过高密度互连让它们协同工作。这就是先进封装技术兴起的背景。
根据Yole的统计,2024年全球先进封装市场规模达到460亿美元,同比增长19%。到2030年,这个数字预计将超过794亿美元,年复合增长率约9.5%。拉动增长的主力是AI加速器、GPU和云数据中心对算力的需求。
在先进封装的典型方案里,无论是台积电的CoWoS还是英特尔的EMIB,都需要一块基板作为整个模组的底座。这块基板承载着CPU或GPU芯片以及堆叠其侧的高带宽内存,同时负责芯片与芯片之间、芯片与外部电路之间的电气连接。基板的性能直接决定了信号传输的速度、功耗以及整个封装的可靠性。
目前业界主流的封装基板材料是有机树脂,其中英特尔在上世纪90年代主导推广的ABF载板占据了大半份额。2023年全球ABF载板市场规模约67亿美元,Prismark预计到2028年将达到103亿美元。ABF材料的优势在于成本可控、工艺成熟,但当芯片封装面积持续扩大、互连密度不断攀升时,有机材料的固有缺陷开始暴露。
第一个问题是热膨胀。有机基板的热膨胀系数通常在12ppm以上,而硅芯片的热膨胀系数约为3ppm。两者在高温工作环境下的膨胀幅度差异显著,导致基板与芯片之间的焊接点承受反复的机械应力,长期可靠性下降。
第二个问题是平整度。有机材料在层压和热循环过程中容易产生翘曲,基板面积越大,翘曲量越难以控制。翘曲会影响光刻和贴片的精度,直接拉低制造良率。
第三个问题是布线密度。有机基板的表面粗糙度较高,限制了金属线路的进一步细化。当线宽线距要求进入10微米以下量级时,有机基板已逼近其物理极限。
英伟达GPU产品的迭代轨迹清晰地反映了这个趋势。从早期的GP100到最新的GB100,芯片封装面积持续增大,集成的HBM数量从4颗增加到8颗,整个模组的尺寸和复杂度都在上升。英伟达GB100的核心面积已超过600平方毫米,由两颗芯片拼接而成。在这种规格下,有机基板的翘曲控制和布线能力都逼近了天花板。
玻璃正是在这个节点进入了产业视野。玻璃的热膨胀系数可以根据配方在2.7到12.4ppm之间调节,与硅芯片的匹配度远优于有机材料。玻璃的表面平整度极高,粗糙度可以控制在4纳米以内,这意味着可以在上面制作更细、更密集的金属线路。玻璃的杨氏模量在100到150GPa之间,是有机材料的数倍,大尺寸基板也不易变形。此外,玻璃是绝缘体,介电损耗低,高频信号传输时的衰减更小。
英特尔在2023年9月率先向外界展示了玻璃基板样品,并发布了技术路线图。英特尔在亚利桑那州工厂建立了专门的玻璃基板研发线和供应链,将量产时间窗口定在2026年至2030年。作为当年ABF载板的主要推动者,英特尔在基板材料代际切换上的判断具有风向标意义。
二、全球主要厂商的时间表高度重合
英特尔定调之后,全球供应链的跟进速度很快。各家的量产目标时间高度重合,基本都锚定在2027年至2030年这个区间。
台积电的路线是CoPoS,全称是Chip-on-Panel-on-Substrate。目前台积电CoWoS方案采用的是硅中介层加ABF有机基板的组合,CoWoS产能在2024年约为每月4万片,预计2025年和2026年分别提升至7.5万片和10万片。但有机基板的供应已经成为产能扩张的瓶颈之一。CoPoS的核心改动是用方形大面积玻璃面板替代圆形硅晶圆作为中介层,同时将封装载板也向玻璃材质切换。这样做的好处是面积利用率大幅提升,单块面板可以容纳更多芯片模组,单位成本下降。根据Digitimes的报道,台积电已规划在2026年设立首条CoPoS试验线,量产据点设在嘉义AP7的P4和P5厂,最快2028年底至2029年上半年实现量产。
韩国方面,三星电子目标在2028年将玻璃基板引入先进封装,用玻璃替代硅中介层。三星电机已在韩国世宗工厂建立了一条玻璃基板试验线,计划2027年开始大规模量产半导体用玻璃基板。SKC的子公司Absolics在2024年获得美国商务部7500万美元补贴,用于在佐治亚州科文顿建造一座12万平方英尺的工厂。根据韩国先驱报2025年5月的报道,Absolics计划在2025年底前完成量产准备,目前该工厂已启动原型产品生产,年产能1.2万平方米。
中国台湾的群创光电则走了一条从面板跨界到封装的路径。群创利用多年积累的大尺寸面板制造经验,将扇出型面板级封装作为转型方向。群创的技术蓝图分三个阶段。第一阶段是先晶片制程,采用金属基板,已在2025年二季度量产出货,月出货量达百万颗级别,应用于电源管理芯片和射频芯片等低端产品。第二阶段是重布线层优先制程,针对中高阶消费级芯片,预计一到两年内导入量产。第三阶段才是玻璃通孔制程,难度最高,群创将与合作伙伴共同开发,预计还需两到三年才能投入量产,目标市场是AI和HPC。
日月光作为全球最大封测厂之一,其面板级封装产线2025年底前已完成试产,2026年起送样客户认证。AMD已与日月光接洽讨论用面板级封装生产PC处理器,高通则洽谈将电源管理IC改用面板级封装。力成科技的面板级封装产能已经布局完成并进入量产阶段,管理层预计2027年起可逐步对高阶CPU和AI应用贡献营收。
中国大陆方面,京东方在2024年9月的IPC大会上展出了专为半导体封装设计的玻璃基板。2025年6月,京东方位于北京亦庄的玻璃基板先进封装中试线完成工艺设备搬入。按照京东方的规划,2027年将实现深宽比20比1、细微间距8微米、封装尺寸110毫米见方的量产能力;2027年至2028年树立玻璃基半导体品牌并建立供应链伙伴关系;2028年至2030年构建全球玻璃基半导体生态系统,推动玻璃基板在AI芯片领域的高端应用。
通富微电和长电科技均表示具备使用玻璃通孔基板进行封装的技术储备。厦门云天半导体已突破2.5D高密度玻璃中介层技术。
三、三大核心工序与工程化难题
将玻璃引入半导体封装,原理上可行,但工程实现上仍有多道难关。一块普通的玻璃基板要变成能够承载芯片的高精度互连载体,需要经过三道核心工序,分别是打孔、填孔和布线。
第一道工序是制作玻璃通孔,行业内称为TGV。为了让基板上下两面的电路能够连通,需要在厚度通常为50到500微米的玻璃上打出成千上万个微米级通孔。这些通孔要求侧壁光滑、垂直度好、孔径一致,而且不能有裂纹。
传统机械钻孔对玻璃这种脆性材料不适用,钻头会直接导致孔边崩裂。聚焦放电法和电化学放电法虽然能打出孔来,但孔壁形状不垂直或者会留下微裂纹。激光烧蚀法速度快,但热效应同样可能导致裂纹,孔壁粗糙度也偏高。
目前业内公认的主流方案是德国乐普科公司率先提出的激光诱导刻蚀法。它的原理分两步,先用超短脉冲激光在玻璃的指定位置照射,激光经过的区域会发生永久性化学结构改变,接着将整块玻璃浸入氢氟酸等化学蚀刻液中,激光处理过的区域会被优先溶解,最终形成通孔。这种方法打出的孔壁光滑、没有裂纹、孔径可以小到5微米,深宽比最高能做到100比1。缺点是需要使用氢氟酸,存在安全和环保方面的问题。
第二道工序是填孔。通孔打好之后,需要在孔内填充导电金属以实现垂直方向的电气连接。由于玻璃本身是绝缘体,不能直接电镀,必须先在孔壁上用物理气相沉积或化学镀的方法制作一层金属种子层,然后再通过电镀将铜逐步填满孔洞。
传统做法是完全填充,把整个孔都用铜塞满,但这种方式耗时长、成本高。目前业界更倾向于部分填充,即沿着孔壁镀一层铜,或者采用半封闭结构填充,电性能上已接近完全填充方案,但时间和成本大幅优化。
填孔工艺的实际难点在于均匀性。玻璃表面润湿性差,通孔又细又深,电镀药水在孔内的流动交换很不充分,容易出现孔内空洞或者侧壁填充不足的问题。针对这个痛点,材料厂商正在开发专用于玻璃基板的高性能电镀药水,通过优化药水配方来改善金属沉积的形貌和效率。
第三道工序是重布线层制作,行业简称RDL。芯片之间需要高速、高密度的信号互连,基板表面的金属线路必须做得越来越细。台积电在2024年利用数字光刻和低温溅射技术,在37厘米乘47厘米的玻璃基板上堆叠了5层重布线层。厦门云天半导体通过大马士革工艺制备出5层薄膜介质的互连堆叠结构,最细线宽达到1.5微米。
除了这三道核心工序,玻璃基板在大尺寸下还面临一些系统性的工程挑战。其一是增层介质与金属层的结合力问题。玻璃芯层两侧需要层压聚合物介质材料作为绝缘层,如果它与下层铜箔的附着力不足,在后续的热循环和可靠性测试中可能出现爆板或者界面剥离。业内已提出退火处理等工艺方向,通过促进铜与介质材料之间的界面互扩散来提升结合强度。
其二是整体翘曲问题。玻璃基板内部由多种材料叠层构成,每种材料的热膨胀系数不同。在升温降温过程中,各层材料膨胀收缩的幅度不一致,界面处会累积机械应力,最终导致整块基板发生翘曲。解决思路集中在结构设计和材料选型上,比如采用低膨胀系数的芯层材料配合高附着力聚合物层压材料,可以显著降低整体翘曲水平。
四、成熟领域到攻坚领域
玻璃基板在不同领域的商业化进度差异明显。按照从成熟到攻坚的梯度排列,大致是显示面板、射频器件、光通信、半导体先进封装。
显示面板是玻璃基板最成熟的应用场景。TFT-LCD液晶显示器本身就离不开玻璃基板,一片LCD面板需要两片玻璃,分别用作底层基板和彩色滤光片底板。2024年全球TFT-LCD玻璃基板市场收入约61.2亿美元,由康宁、旭硝子、电气硝子等海外厂商主导。康宁2024年显示业务收入结束了自2021年以来的下行趋势,同比增长1.2%,2025年前三季度同比提升7.8%。大尺寸电视的销售是主要驱动力,康宁预测到2028年65寸及以上大尺寸电视渗透率将达31%,较2023年提升10个百分点。
在新型显示方面,玻璃基Mini LED背光在2025年进入量产阶段。传统的Mini LED背板多采用印刷电路板,但向更高分区发展时会面临成本和光晕问题。2025年上半年,海信发布了首款搭载沃格光电玻璃基板的高端显示器大圣G9,视效可对标OLED,制造成本则更低。沃格光电已建成年产100万平方米的玻璃基Mini LED基板产线。TrendForce预测2024年Mini LED背光产品出货量为1379万台,2027年可达3145万台,玻璃基板的替代空间超过千万台级别。
射频器件领域是玻璃基板已实现规模化量产的场景。手机和基站内部有大量电容、电感等无源器件,传统做法是分立元件,占用大量基板面积。将无源器件集成在一块衬底上可以大幅节省空间,玻璃凭借低介电损耗和高热导率成为理想的衬底材料。厦门云天半导体在2025年二季度宣布,其3D玻璃集成无源器件单个量产项目交付突破一千万颗,交付总量占国内90%以上份额。
光通信领域的应用正处于研发向商业化过渡的临界点。随着数据中心带宽需求激增,传统可插拔光模块在功耗和封装密度上逐渐触顶,光电共封装技术成为方向。玻璃在这个场景中有两个用途。一是作为基板替代硅中介层和有机基板,玻璃在高频信号传输上的损耗更低,且适合大尺寸面板封装。二是作为光波导材料,玻璃从可见光到红外波段都具有高透明性,光学损耗极低。康宁在2024年展示的方案采用离子交换工艺在玻璃内部制备单模光波导,并在表面加工浅腔嵌入高密度布线和通孔,以单一玻璃基板承载光电功能,简化了传统有机基板加硅中介层的复杂流程。沃格光电等国内厂商也已完成小批量送样验证。
半导体先进封装是攻坚难度最高、潜在市场空间最大的应用方向。玻璃在封装中目前已有成熟应用的是作为临时载板,用于晶圆减薄和扇出封装过程中的临时键合。当前产业攻关的重点是用玻璃替代硅中介层和有机封装基板。各家的量产时间表如前所述,大多落在2027至2030年之间。潜在替代空间达百亿美元级别。
五、产业链的分工与代表性公司
玻璃基板产业链跨越多个环节,不同背景的公司从各自优势领域切入。
面板制造环节的京东方是跨界代表。京东方在显示领域积累的玻璃基板处理经验、薄膜沉积和光刻工艺与半导体封装相通,大尺寸基板的加工能力正是面板厂商的强项。京东方2024年展出样品,2025年中试线设备搬入,2027至2030年的技术路线图已经公开,是国内玻璃基板先进封装产业化进度最快的企业之一。
中游玻璃精加工环节的沃格光电,传统主业是TFT-LCD玻璃基板的薄化和镀膜,客户包括深天马、京东方、TCL。2025年玻璃基Mini LED背光在海信大圣G9上实现量产配套,构筑了第二成长曲线。其子公司通格微掌握了玻璃通孔、物理气相沉积镀膜、高密度布线等核心技术,产品覆盖半导体先进封装、光模块和射频通信,正在等待玻璃基板在半导体领域商业化落地后成为第三增长极。
上游原材料环节的戈碧迦,原主营光学玻璃和特种玻璃,纳米微晶玻璃客户包括重庆鑫景,后者是华为昆仑玻璃的供应商。在半导体领域,戈碧迦的玻璃载板已通过下游厂商验证并在2.5D和3D先进封装场景中量产销售,用于玻璃通孔封装的基板也已送样下游验证。
激光设备是玻璃通孔工序的核心装备。帝尔激光的面板级玻璃基板通孔设备已出货,实现了晶圆级和面板级玻璃通孔封装激光的全面覆盖,设备最大深径比可达100比1,最小孔径5微米以内。德龙激光从2021年开始布局先进封装,研发出玻璃通孔和模组钻孔等新产品。大族激光推出了面板级飞秒激光强化玻璃蚀刻通孔设备,最大加工尺寸730毫米乘920毫米,孔位置精度5微米。
电镀设备同样关键。盛美上海在2025年11月向面板制造客户交付了首台面板级先进封装电镀设备。东威科技的物理气相沉积、玻璃通孔和重布线层设备均已交付客户。三孚新科与明毅电子、佛智芯签订战略合作协议,围绕玻璃封装生产设备、工艺及配套化学品进行全面合作。
从产业节奏看,2025年到2026年是玻璃基板从样品走向中试的关键窗口。京东方中试线设备已搬入,Absolics美国工厂启动原型生产,台积电CoPoS试验线计划2026年设立。2027年到2028年,群创、力成、三星电机等厂商的玻璃基板产线预计陆续进入量产阶段。2028年到2030年,台积电CoPoS和京东方玻璃基半导体生态预计进入规模化商用。这个时间轴上的密集节点,意味着玻璃基板产业正在从分散的研发项目转变为一个有明确量产预期的系统工程。
六、产业链重点公司
1. 中下游封装及面板制造:京东方、莱宝高科。
2. 中游玻璃精加工:沃格光电。
3. 上游基板材料:凯盛科技、彩虹股份、戈碧迦。
4. 上游激光及电镀设备:帝尔激光、德龙激光、大族激光、东威科技、三孚新科、盛美上海。
以上,仅供参考。
![图片[10]-玻璃基板产业链,最核心的12家公司(附名单)-行业报告集合](http://www.baogao88.com/wp-content/uploads/2026/04/微信图片_2026-04-19_192726_187-1024x576.jpg)







