AI芯片的下一块地基,为什么是玻璃?

2026-09-17 22:09:405

会议助理那句“目前所有参会者均处于静音状态”,冷冰冰的,像电影开场前最后一秒的黑屏。

然后中泰电子王峙博开口了。我本来以为,这又是一场常规的电子深度汇报——CoWoS、HBM、先进封装,翻来覆去那些词。结果听着听着,我发现不太对。

这哪是换材料。
这更像是,AI芯片住的那栋楼,要换地基了。

先说结论吧,免得你看到一半着急:玻璃基板不是小风口,它是先进封装往大尺寸、低线宽、高密度走的时候,被物理规律逼出来的一个方向。节奏不会一夜之间天翻地覆,但趋势,已经写在玻璃上了。

AI芯片长个儿,先喊疼的是“地板”

以台积电CoWoS为代表的2.5D、3D封装,早就不是当年那个“少数派方案”了。从2011年第一代CoWoS-S开始,它一路爬坡,慢慢成了AI算力芯片的主流。

这里面有两个趋势,确定性很强。

一个,是集成度越来越高。
一个封装里,GPU数量越来越多,芯片越堆越密。NVIDIA从Blackwell到Rubin,再到后面可能出现的Rubin Ultra,封装面积一路膨胀。你想想,一座城市不断加盖楼层、扩街区,最先受不了的,往往是地下管网和地基。

另一个,是封装面积越来越大。
面积一大,工艺就得跟着变。台积电CoWoS的极限光罩尺寸,大概在3.3倍到4倍。再大,就得往CoWoS-R、CoWoS-L方向切。尤其是CoWoS-L,有望在2027年做到9.5倍光罩尺寸,后面还可能继续往上推。

还有一个趋势,容易被忽略:线宽越来越低。

为什么?内存墙。
GPU和HBM之间的互联带宽要持续提升,作为互联载体的中介层、载板,就得在有限面积里塞进更高密度的互连。亚微米级布线,就是这么被逼出来的。台积电CoWoS-S、CoWoS-L,不管中介层还是LSI硅桥,都在往这个方向走。

一句话:AI芯片要更大,大到装下更多GPU;要更密,密到每平方毫米都塞满互连;还要更快,快到数据在GPU和HBM之间飞奔。

然后,传统封装开始喘了。

真的,不是它不努力。
是有机ABF载板,物理性质摆在那儿。

有机载板的三座山,和玻璃的三张牌

传统有机ABF载板,在大尺寸、高密度封装面前,遇到三座山。

第一座,切割利用率下降。
以台积电CoWoS-S、CoWoS-L为例,方形中介层是从12寸晶圆上切下来的。晶圆是圆的,中介层是方的。尺寸越大,边角料越多。像从圆桌上切方砖,越切越心疼。成本自然下不来。

第二座,载板翘曲。
有机ABF载板热膨胀系数高,和硅芯片差距大。大尺寸封装一上高温,板子容易翘。像一块受潮的木板。良率、耐用性,都受影响。

第三座,表面平整度不够。
有机载板表面平整度大概在1到3微米。你想在它上面做超高密度布线,难度不小。有点像在略有起伏的柏油路上画微米级电路,笔一抖,线就歪。

这时候,玻璃的优势就出来了。

第一张牌:能做很大。
台积电现在的CPO方案里,已经用310毫米×310毫米的方形玻璃载板,替代12寸晶圆。方形对正方形,切割利用率显著提升,封装成本就有下降空间。中介层制造需要载板支撑,大尺寸方形玻璃载板,正好突破12寸晶圆的限制。

第二张牌:热膨胀系数可调。
康宁、肖特等厂商供应的低热膨胀系数玻璃,可以把热膨胀系数压到3.3左右。这个数字很关键,能有效缓解ABF载板的翘曲问题。硅芯片怕热胀冷缩,玻璃说:我陪你稳。

第三张牌:表面平。
玻璃基板表面平整度可达0.1微米,对比有机载板的1到3微米,简直是“镜面”和“砂纸”的差别。高密度布线,要的就是这种平整。

所以,玻璃在先进封装里,主要有两个应用方向。

一个,是玻璃芯载板替代传统有机芯ABF载板。
ABF载板现在应用很广,CoWoS、InFO等方案里都能见到。它过去的结构,是玻纤布预浸树脂芯层,加上两侧ABF布线层。但大面积封装下,翘曲、布线精度问题越来越突出。未来,用TGV玻璃替代有机板芯,凭借更低热膨胀系数、更高弹性模量,降低翘曲;凭借更低表面粗糙度,实现高密度布线。英特尔、京东方等厂商,都在尝试。

另一个,是作为临时玻璃载板。
台积电的CoPoS方案,可以理解为面板级CoWoS。它把中介层加工过程中的12寸晶圆,替换成310毫米×310毫米方形面板,再在上面加工多个中介层。切割效率大幅提升。中介层制造需要临时载板支撑,玻璃芯载板就派上用场。未来,台积电也有望把玻璃芯载板引入CoWoS和CPO封装。

市场空间有多大?
中泰电子测算,2028年、2030年,全球玻璃芯载板市场空间预计可达约650亿元、2700亿元。说实话,我第一次看到这个数,也愣了一下。这不是小修小补,是一个巨大的新市场。

海外那桌牌:英特尔抢跑,台积电压阵,韩系追

看海外,玻璃基板已经是一场军备赛。

最积极的,是英特尔。
2023年5月,英特尔在先进封装蓝图里提出,用玻璃芯载板替代传统封装载板。到2023年9月,就推出业界首款先进封装玻璃芯载板。动作是真快。

为什么英特尔这么急?
因为它要推EMIB方案,去承接台积电先进封装产能溢出的市场。

CoWoS是主流,但缺点也明显:中介层要用晶圆级工艺制造,技术难、成本高、产能建设慢。EMIB本质上没有中介层,只有一层ABF载板,在载板制造完成后挖槽埋入硅桥,实现局部高密度互联。它不需要中介层产能,成本和扩展速度都有优势。性能虽和CoWoS有差距,但能吃到不少溢出订单。

英特尔也在持续演进EMIB,推出EMIB-M、EMIB等方案,面积继续增大,2028年可能做到12倍光罩尺寸。客户方面,2027年量产的芯片有望采用,Meta也在评估用于自家AI芯片。大尺寸EMIB封装,会进一步提升平整度需求,英特尔的玻璃芯EMIB方案有望更快渗透。今年年初,英特尔已在展会上展出封装面积达两倍光罩尺寸、合计22层的玻璃芯EMIB方案。产能上,美国工厂技改,印度投资33亿美元建玻璃基板产线。未来投入重心,也在玻璃基板和新材料。

台积电呢,稳,准,狠。
短期,它的CoPoS工艺会采用玻璃临时载板。远期,也有望把玻璃芯载板引入自己的载板层。CoWoS-L计划2027年实现9.5倍光罩尺寸,2028年实现14倍;面积达40倍光罩尺寸的SoW方案,预计2027年具备量产能力。CoPoS工艺预计2028年底到2029年初量产,初期确定性采用玻璃临时载板,把12寸晶圆临时载板替换成310毫米×310毫米方形面板。供应链可能与FOPLP玻璃载板类似。同时,台积电也在合作群创等厂商,测试玻璃芯ABF载板。如果大面积翘曲问题明显,台积电也有望把玻璃芯载板引入CoWoS或CoPoS封装,替代有机芯substrate。

韩系也没闲着。
三星计划2028年实现玻璃芯载板大规模量产;SKC计划2027年实现玻璃基板大规模量产。这场竞赛,已经从实验室烧到产线。

工艺不是玄学,是硬骨头

玻璃基板的工艺流程,听起来很硬核:低热膨胀系数玻璃原片,经过表面处理、激光诱导刻蚀、通孔填铜、RDL制造,最终成为玻璃芯ABF载板。

其中,玻璃原片、通孔、沉铜、RDL布线,是壁垒最高的几道工序。

先说玻璃原片。
它本质上和显示面板玻璃类似,但理化性质要求更严。也是硼硅玻璃配方,但要减少氧化铝、增加二氧化硅,把热膨胀系数调低。目前更多采用溢流下拉法,实现更高表面平整度。供应链仍以海外龙头为主:康宁、肖特、旭硝子、电气硝子。

再说TGV通孔。
TGV和TSV不同。TSV主要用干法气相刻蚀,先打盲孔,背面减薄成通孔。TGV一般直接刻蚀通孔,再填铜。难点在于:小直径,提升布线密度;高深宽比,同样厚度下孔径更小。行业已形成共识,激光诱导刻蚀是大规模TGV制造的主流。先用超短脉冲激光扫描玻璃内部需要打孔的区域,让玻璃改性,再把基板放进酸或碱刻蚀液。相比激光直接烧蚀,它能避免机械应力和热应力产生的裂纹、边缘损伤,可制造深宽比超过50:1的TGV通孔。

然后是金属化填充。
分两步:种子层沉积、电镀填铜。关键是用铜快速、无缺陷地填满TGV通孔。第一步常用PVD,在孔壁沉积钛或铬作为过渡层,再沉积铜种子层,缓解金属与玻璃之间的热膨胀系数适配,控制内部应力。难点在于,深宽比大时,PVD种子层容易在通孔中心区域难以连续覆盖,出现局部分层,影响后续电镀。行业正在开发湿法化学镀工艺。电镀填充时,内部无空洞是难点。TGV是通孔填充,不是盲孔填充,容易出现孔口过早封闭、内部空洞,导致电联通性能受损。业界普遍用抑制剂、加速剂、整平剂协同,让TGV中部填充速度高于两端,实现无空洞填充。

最后是RDL布线。
载板主要采用SAP工艺。主流有TS、SAP、MSAP。封装载板对线宽线距要求高,所以SAP为主。难点是低线宽和应力控制。干膜贴合附着力、种子层附着力,都是工艺难点。未来线宽低于5微米时,SAP可能遇到走线缺陷和漏电挑战,行业可能提出更半导体级别的布线方案。内部应力控制也难。ABF材料在XY方向热膨胀系数高,和玻璃芯差距大。高多层压合后,高温场景下容易因内部应力集中而爆板。这对制造厂商的玻璃层压工艺、玻璃芯加工应力控制,要求都很高。

一句话:玻璃基板制造,像在玻璃上打微米级井,再灌铜、绣花、压合。每一步,都是硬功夫。

玻璃桥:给光互联修一条“高速匝道”

再看远期增量:玻璃桥和CPO玻璃基板。

康宁在2017年就提出用于板级互联的玻璃波导方案;2021年发布CPO玻璃基板demo;2025年9月与格罗方德联合发布用于PIC和光纤连接的玻璃桥方案。可以理解为,把CPO玻璃基板的波导功能单独拿出来,做一个更容易落地的分体方案。

玻璃桥主要用在CPO边缘耦合方案。传统CPO边缘耦合使用FAU进行光信号输出,面临Pitch间距和耦合对准两大难点。

Pitch方面,硅光芯片封装空间有限,未来需要持续降低波导间距,提升单位面积通道数量。与硅光芯片对接的FAU,Pitch也要同步降低。目前FAU以127微米为主,下一代量产80微米。但硅光芯片Pitch理论上已可轻易做到50微米甚至以下,两者密度存在明显错配。

耦合对准方面,传统FAU使用人工有源对准方案,需要系统通光后,通过6轴设备人工调整FAU方向,找到局部光功率最大点,再固定。效率、良率、耦合难度,都是拖累。

康宁玻璃桥方案,用带波导的玻璃桥替代FAU进行耦合,具备低损耗、可被动组装、高光功率兼容、可拆卸四大优点。传统光路是硅光波导→FAU→光纤;玻璃桥方案是硅光波导→玻璃桥波导→MPO→光纤,用玻璃桥里的波导替代FAU微型槽功能。

它基于两大关键能力:PIC与玻璃桥的耦合定位设计,低损耗小半径玻璃波导制造。

耦合上,PIC和玻璃桥波导采用倏逝波耦合,降低对准精度要求,降低耦合损耗。对准上,采用纯机械限位加被动对准,不再需要人工主动对准,仅用机器视觉和机械限位自动对准。好处有三:无需主动对准,借助机械限位和精密光学标记,实现XYZ三方向高精密对准;插损低,玻璃桥和PIC界面插损对XY方向微米级对准误差敏感性低,界面插损可控制在1.5dB以下;可拆卸,玻璃桥和PIC无需胶合固定,故障可拆卸替换,延长CPO系统可维护性。

玻璃波导制造,康宁主要采用离子交换方案。流程包括表面处理、金属掩膜制造、涂胶、激光直写曝光、刻蚀、离子交换、去掩膜,之后反向离子交换,将玻璃波导埋入玻璃中。关键指标是弯曲半径、传输损耗、MPO侧插损。康宁通过高曲率波导工艺,在损耗可控下降低波导距离,减少占地面积;通过工艺调整和玻璃成分,把传输损耗降到较低水平;通过机械对准和模场匹配,把MPO插损降到0.5dB以下。

玻璃桥,有望解决CPO放量面临的诸多难点。当前CPO仍在小批量出货到大批量爬坡,放量受耦合效率、可维护性限制。玻璃桥不需要主动对准,耦合效率高于传统FAU,支持拆卸维护,有望成为加速CPO放量、提升系统效能的关键工艺。中短期看,玻璃桥落地可能性高于集成度更高的CPO玻璃基板。康宁自身有深厚波导制造know-how,与格罗方德密切合作,核心工艺优势大。国内厂商在冷加工之外,也可参与低损耗波导加工环节。京东方水晶光电等,已与康宁有合作。

远期,康宁还会把玻璃桥方案推向系统集成度更高的CPO玻璃基板。康宁2017年提出概念,2021年展出demo,2025年已开始测试220毫米×255毫米、420毫米等大尺寸CPO基板。CPO玻璃基板结合TGV和光波导工艺:中间部分通过TGV实现高密度电封装,外侧区域制造波导,实现光引擎信号耦合输出。它同时具备高平整度、高电信号密度、低光耦合损耗优势,有望成为远期CPO终极方案。对国内厂商,也是增量:不只参与TGV,还可参与波导制造、RDL布线。

京东方:屏王想当“地基商”

最后,落到推荐标的:京东方

为什么是京东方

第一,工艺底子厚。
作为全球显示面板龙头,京东方在玻璃表面布线方面,有丰富工艺积累。在此基础上,公司前瞻布局TGV和ABF层压工艺,逐步成长为覆盖原片加工、TGV、高多层RDL全制程的行业龙头。

第二,布局早,投入狠。
2021年,京东方开展TGV相关技术开发;2022年,投入4亿元建设玻璃基和硅基兼容的8寸晶圆级创新实验平台;2023年实现通线;2024年,又投资10亿元建设板级玻璃基载板试验线;2025年6月设备搬入,2025年12月建设完成;2026年上半年已实现全自动化设备通线。

第三,与康宁深度绑定。
今年5月21日,京东方公告与康宁签订合作备忘录,围绕玻璃基封装、可折叠玻璃、钙钛矿和光互联展开合作。这有望结合康宁在玻璃原材料领域的积累、海外客户关系,以及京东方精密玻璃加工制造能力,持续加速客户导入。目前,京东方产品已送样国内外终端芯片厂,部分客户进入技术测试阶段。未来,公司有望携手康宁,持续加速客户导入。

第四,产能和需求都在往上走。
当前京东方样品需求旺盛,有望持续扩充产能。今年年末,有望达到1000片/月的中试线设计产能。后续量产线也有望在2027年上半年达成量产线投决条件,未来持续大幅扩充产能,贡献利润增量。

远期,玻璃桥和Micro LED光互联,有望打开成长空间。
玻璃桥和CPO玻璃基板,是康宁向光互联T1升级过程中的重要产品。京东方与康宁合作开发玻璃桥,后续也有望针对CPO玻璃基板展开合作,持续受益CPO方案渗透。Micro LED光互联,凭借低功耗、低成本,未来有望成为铜退光进趋势下,短距离光互联的重要方案。公司旗下华灿布局Micro LED外延芯片和发光模组业务,具有全球首条Micro LED芯片6英寸量产线,通讯应用芯片产品已在2025年下半年产出样品,交付客户验证。京东方也成立Micro LED光互联系统项目组,进行前瞻技术预研,未来有望承担系统集成业务。

盈利预测上,中泰电子认为,未来几年消费市场回暖,TV、PC、手机营收温和增长。显示器件业务方面,随着高世代LCD稼动率提升、OLED出货增长、竞争格局改善、高世代LCD产线折旧逐步到期,毛利率有望显著改善,贡献利润增量。公司也在持续做少数股权收购,增厚归母净利润。预测2026、2027、2028年归母净利润分别为89.4亿元、122.5亿元、166.1亿元,对应PE分别为21.7倍、16.4倍、11.6倍,对比可比公司具备性价比。因此,上调至“买入”评级,持续推荐。

尾声:玻璃,从屏幕走向芯片地基

过去,玻璃是屏幕的脸面。
未来,玻璃可能是AI芯片的地基。

它要更大,大到装下面板级封装;
它要更平,平到承载微米级布线;
它要更稳,稳到高温之下不翘不裂;
它还要更光,光到让光信号在玻璃波导里高速穿行。

先进封装的下半场,不只是芯片越叠越高,更是地基越换越硬。玻璃基板,正在从实验室走向产线,从海外龙头走向国内供应链。京东方,正站在这条新赛道的卡位上。

这不是一次小升级。
这是一场封装底层材料的迁徙。
而迁徙的方向,已经写在了玻璃上。

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