
台积电正加速推进面向AI芯片的先进封装技术路线图,一边扩充CoWoS产能,一边对外公布玻璃基板技术的全新研发进展。该企业同时释放信号:下一代封装赛道的竞争重心正从CoWoS转向CoPoS,台积电正抢先竞品搭建更完善的产业生态。
据设备供应商透露,台积电近期向产业链下发一份《CoWoS玻璃基板开发方案》,并确认将联合ABF基板厂商Ibiden、面板厂商群创光电开展验证,测试玻璃基板在下一代CoWoS先进封装中的应用可行性。此举旨在解决未来超大尺寸AI芯片封装将面临的翘曲、散热管理、信号传输以及供电四大技术难题。
客户对产品规格、产能的要求持续收紧,加之英特尔、三星电子的技术迭代节奏不断加快,双重压力倒逼台积电加快玻璃基板技术落地进程。
业内将玻璃基板视作CoWoS迭代后的核心关键技术,该材料具备低翘曲、低热膨胀、高刚性优势,同时拥有优异的信号与供电传输性能。业内消息称,经台积电、Ibiden、群创光电三方联合开发与仿真验证,玻璃基板可将封装翘曲相关的COP指标优化16%,等效热膨胀系数降低19%,等效弹性模量提升31%。供电完整性层面,基板阻抗下降27%,电感降低42%。整体来看,导入玻璃基板可大幅提升封装综合性能。
台积电强调,玻璃基板的厚度选型、超大尺寸CoWoS布局仍需大量试验与验证。距离全面量产尚有一段周期,但本次是台积电首次对外公开与Ibiden、群创光电联合完成的玻璃基板验证数据,标志着该技术正式迈入产业落地验证阶段。
业内人士表示,COP指标优化16%代表封装翘曲问题得到有效管控。当前AI图形处理器尺寸持续增大,英伟达GB200、GB300以及现已量产的Rubin平台均是典型案例,芯片封装尺寸不断扩容,基板平整度与翘曲控制的重要性持续攀升。玻璃基板优异的抑翘曲特性,有望大幅提升大尺寸封装的良率与长期可靠性。
等效热膨胀系数降低19%,意味着玻璃材料与硅晶圆的热膨胀匹配度更高。传统有机基板与硅的热膨胀系数差距悬殊,温度升降过程中封装结构极易产生应力,缩短产品使用寿命。而玻璃的热膨胀特性更贴近硅材料,能够有效降低热应力,减少封装开裂、焊料疲劳失效风险。等效弹性模量提升31%则代表基板整体刚性更强、支撑性能更佳。随着HBM堆叠层数持续增加,高刚性基板已成为承载超大封装的硬性核心要求。
台积电本次测试样品采用0.8毫米玻璃芯基板,封装规格为5倍曝光场CoW封装,整体封装尺寸85×110毫米,属于超大尺寸AI显卡封装范畴。台积电特别指出,本次全程测试未出现硅片-基板界面分层、剥离失效问题。
材料贴合可靠性一直是玻璃基板最大技术瓶颈,超大尺寸封装下仍能维持结构稳定,说明该技术成熟度实现重大突破。
本次研发项目另一核心对比项为玻璃基SBT与有机基SBT。台积电给出结论:玻璃基SBT可实现“基板更薄,同时COP性能更优”;有机基SBT则是“基板更厚,COP性能偏弱”。
本次合作厂商名单,也透露出台积电未来整条供应链的布局思路。Ibiden早已是英伟达、AMD AI芯片的核心基板供应商,也是玻璃基板商业化落地的核心厂商。该企业此前宣布投资500亿日元(折合31.22亿美元)扩建位于岐阜县大野市的全新工厂,专攻AI服务器高端封装基板,足见其布局AI先进封装赛道的战略野心。而群创光电入局,也被行业视作其正式角逐下一代玻璃基板赛道的关键一步。
业内消息指出,玻璃基板最大难点不在于玻璃基材本身,而是玻璃通孔(TGV)工艺。玻璃属于绝缘材料,必须在基板上制作数万根玻璃通孔,才能搭建垂直导电通道,完成信号与电力传输。同时玻璃硬度高、脆性大,加工过程极易产生微裂纹,直接影响封装良率与长期可靠性。因此通孔成型、铜填充工艺品质、长期热稳定性,是阻碍玻璃基板规模化量产的三大核心壁垒。
英特尔十余年前便启动玻璃基板研发,是全球布局最早、投入最深的厂商。其位于亚利桑那州的玻璃基板试产线正逐步推进商业化,英特尔计划依托玻璃基板+超大芯粒封装方案,抢夺AI图形处理器、专用芯片客户订单。
三星电机已于2025年建成玻璃基板试产线,并与住友化学成立合资公司,抢先竞争对手搭建完整玻璃基板供应链。
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