玻璃芯片要火，多亏了AI

玻璃芯片要火，多亏了AI 几天前，国际投行摩根士丹利发布报告指出，基于最新 Blackwell 架构的英伟达 GB200 超级芯片（CPU+GPU）将采用玻璃基板而非常见的有机基板，这也让“玻璃基板”“玻璃芯片”受到更加广泛的关注。但实际上不只是英伟达可能要用玻璃基板做芯片，包括英特尔、三星、苹果等企业也都或明或暗地看好“玻璃芯片”的到来。在 AI 需求持续高涨的趋势下，英特尔去年就率先推出用于下一代先进封装的玻璃基板，并表示将在未来几年推出完整的解决方案，首批基于玻璃基板的芯片将面向数据中心、AI 高性能计算领域。三星还要更激进，今年 5 月初就宣布预计在 2026 年面向高端 SiP（System-in-Package）量产玻璃基板。据报道，三星计划在 9 月以前完成所有必要的设备采购与安装，今年第四季度开始预商业生产线的运营。那到底什么是玻璃基板？追赶 AI 浪潮的芯片巨头为什么都在盯着玻璃基板？基于玻璃基板的芯片玻璃芯片又能给计算设备和普通用户带来什么价值？玻璃芯片是什么？算力，可以说是最近一年多 AI 浪潮中最经常被提及的一个词。事实上，早在这一轮 AI 浪潮之前，更强的计算需求、更复杂的半导体电路都对大到芯片封装工艺、小到基板材料提出了更高的要求。了解芯片制造的读者可能知道，切割下来的 die（裸芯片）在经过封装之后才能称之为“芯片”，封装既是为了让芯片能够与外界进行电气和信号的连接，也为芯片提供了一个稳定的工作环境。在这个过程中，通常使用有机材料作为基板封装芯片，而玻璃芯片的本质，就是将有机基板换成玻璃基板。不过相比之下，采用玻璃基板的芯片有更强的电气性能、耐高温能力以及更大的封装尺寸。玻璃基板，图/英特尔更强的电气性能，意味着玻璃基板可以允许更清晰的信号和电力传输，英特尔就指出玻璃基板能实现 448G 信号传递，做到更低的损耗。而低损耗，也意味着玻璃基板能够帮助芯片变得更加省电。此外，不同于有机塑料的粗糙表面，更平坦的玻璃基板也让光刻和封装变得更容易，同面积下的开孔数量更多。同样由于物理方面的特性，玻璃基板还有更强的热稳定性和机械稳定性，在高性能计算芯片运行产生大量热量的过程中，芯片会发生更少发生翘曲和形变。英特尔在引入 TGV 玻璃通孔技术后，将能通孔之间的间隔能够小于 100 微米，直接能让晶片之间的互连密度提升 10 倍。不过以上这些可能还不是最重要的。相比有机基板，玻璃基板可以将芯片封装尺寸做得更大，来塞下更多、更大的 die也是更多的晶体管。按照英特尔的说法，他们能在玻璃基板上多放 50%的 die，大幅提升封装密度。所以无论从性能、功耗还是互连密度来看，玻璃基板，或者说玻璃芯片都是更好的选择。从这个角度看，英伟达 GB200 如果真的采用玻璃基板，一点也不让人惊讶。算力之争，战火蔓延在摩尔定律不断逼近物理极限的现在，单片 die 的性能实质已经很难提升，但与此同时，高计算性能的需求也变得越来越迫切。而 Chiplet（小芯片）技术，已经被普遍视为未来提升芯片算力的主要手段之一。今年 3 月，英伟达在 GTC 开发者大会上发布了新一代 Blackwell GPU 架构，以及基于此架构的 GB200 超级芯片。GB200 标志了英伟达正式迈向 Chiplet，每个 GB200 实际上包含了 2 个 B200 GPU 和 1 个 Grace CPU，其中每个 B200 GPU 都有 2080 亿个晶体管。GB200，图/英伟达此外，相比上一代 H100 训练一个 1.8 万亿参数模型需要 8000 个 Hopper GPU 和 15 兆瓦的电力，这一代的 B200，只需要 2000 个 Blackwell GPU 和 4 兆瓦的电力就能完成。Chiplet 技术简单来说，其实就是在单个封装中集成多个 die 或小芯片，或者通俗理解为将多个小芯片用“胶水”连起来，形成一个更强的芯片，比如英伟达的 GB200、苹果的 M2 Ultra 等。但 Chiplet 的趋势，其实也对基板的信号传输速度、供电能力、设计和稳定性提出了新的要求。不过有机基板受限于物理特性，已经越来越不够用，这也是玻璃基板越来越受到重视的核心之一。另一方面，这也是先进封装工艺领域的竞争使然。当下，台积电 CoWoS 封装工艺独步天下，拥有较高的技术和专利壁垒。在市场层面，台积电也凭借 CoWoS 封装工艺基本吃下了头部芯片设计公司的大部分 AI 芯片订单，从英伟达到 AMD，从Google到微软。CoWoS，图/台积电作为对手，英特尔和三星显然不会甘愿。但除了在相似的技术路线上加紧追赶台积电的封装工艺，英特尔和三星可能也明白很难在这条路上超越台积电。相比之下，玻璃基板或许会是一个在封装工艺上超越台积电的真正机会。所以也就不难理解，从去年开始英特尔和三星两家晶圆代工厂纷纷加码玻璃基板，加速玻璃芯片的量产计划。甚至根据产业分析师的透露，台积电也有类似的技术布局。玻璃芯片离我们，还有多远？虽然三星预计 2026 年就能面向高端 SiP 量产玻璃基板，但我们想真正用上玻璃芯片，可能还有很长的一段距离。事实上，大部分这类近未来的技术都会遭遇大规模量产和成本的挑战，玻璃基板虽然在性能、能效等方面优于有机基板，但实际上也面临同样的问题。最直接的一个表现就是，不管是三星还是英特尔，都强调了玻璃芯片将率先面向数据中心的 HPC 需求。但这还是在顺利量产的情况下，实际玻璃基板还牵扯到上下游的配套技术和生态，每一个流程的进展都可能影响另一个流程规划。另外值得注意的是，更早布局玻璃基板相关技术的英特尔远没有三星那么激进，只是表明将在 2030 年前推出。这当然不能说明三星就无法在 2026 年实现量产，但确实值得更谨慎地看待三星的计划。更何况，三星的半导体部门也没少放过这种卫星。 ... PC版： 手机版：