台积电CoWoS先进封装产能告急 根本无法满足AI GPU需求

台积电CoWoS先进封装产能告急 根本无法满足AI GPU需求 这一增长直接推动了AI芯片需求的激增，进而导致硅中介层面积的增加，单个12英寸晶圆可生产的芯片数量正在减少。台积电为了应对这一挑战，计划在2024年全面提升封装产能，预计年底每月产能将达到4万片，相比2023年提升至少150%。同时，台积电已经在规划2025年的CoWoS产能计划，预计产能可能还要实现倍增，其中英伟达的需求占据了一半以上。然而，CoWoS封装技术中的一个关键瓶颈是HBM芯片，HBM3/3E的堆叠层数将从HBM2/2E的4到8层升至8到12层，未来HBM4更是进一步升至16层，这无疑增加了封装的复杂性和难度。尽管其他代工厂也在寻求解决方案，例如英特尔提出使用矩形玻璃基板来取代传统的12英寸晶圆中介层，但这些方案需要大量的准备工作，并且要等待行业参与者的合作。 ... PC版： 手机版：

解读玻璃芯基板：先进封装巨头的新竞争方向

解读玻璃芯基板：先进封装巨头的新竞争方向 玻璃作为一种材料，在多个半导体行业中被广泛研究和集成，代表了先进封装材料选择的重大发展，与有机和陶瓷材料相比具有多项优势。与多年来一直作为主流技术的有机基板不同，玻璃具有卓越的尺寸稳定性、导热性和电气性能。玻璃芯基板结合上方、下方的布线层以及其它辅助材料，共同制造而成的基板，可完美解决当前有机基板的诸多短板。据英特尔介绍，玻璃基板可减少50%图案失真，布线密度可实现10倍提升，可改善光刻的焦距和深度，具备出色的平整度。因此，玻璃基板能够满足高性能、高密度AI芯片对于封装的需求，机械性能的改进使得玻璃基板能够提高超大尺寸封装的良率。此外，玻璃基板还为工程师提供了更高设计灵活性，允许将电感、电容嵌入到玻璃当中，以实现更优良的供电解决方案，降低功耗。韩国SKC方案演示然而，尽管GCS具有潜在的优势，但与任何新技术一样，GCS由于制造加工困难，也面临着一系列挑战，这不仅是对基板制造商的挑战，也是对设备、材料和检测工具供应商的挑战。Yole Group分析师表示，玻璃的脆性给设备内部的处理和加工带来了问题，一旦玻璃破碎，这些设备无法适应玻璃碎裂时产生的碎片，因此需要在制造过程中精确小心。这对于设备供应商和基板制造商来说，是一项成本高昂的挑战。此外，玻璃基板给检测和计量过程带来了复杂性，需要专门的设备和技术来确保质量和可靠性。尽管存在这些挑战，GCS的应用仍受到几个关键因素的推动：对更大基板和外形尺寸的需求，以及芯片和异构集成的技术趋势，都推动业界将玻璃作为一种潜在的使能方案。此外，一旦技术成熟并得到广泛应用，玻璃的潜在成本优势将使其成为HPC和数据中心市场的一个极具吸引力的选择。英特尔玻璃基板样品自2023年9月以来，英特尔在支持GCS方面所做的开创性努力为整个行业的采用奠定了基础，英特尔已展示一系列玻璃基板样品及成品芯片，并宣布于2025年之后推出产品，推动摩尔定律发展，提供数据中心解决方案。英特尔已在玻璃基板领域进行了十年研发，并为此投资约10亿美元，在美国亚利桑那州工厂建立玻璃基板研发线和供应链。机构表示，英特尔为行业提供了指导和方向，鼓励其他企业探索这项前景广阔的技术。在英特尔推出GCS短短几个月后，三星于2024年1月的CES 2024宣布正式进军GCS生产领域。2024年5月，三星旗下子公司三星电机今年将启动玻璃基板试生产，计划于今年年底前建立一条试验性生产线，预计将于9月完工。一位消息人士称，三星电机已经与主要的玻璃基板设备供应商分享了交付时间表，以确保按期交付。三星玻璃基板样品三星的跟进，标志着这一新兴技术发展史上的又一个里程碑，同时也凸显了英特尔此举的影响力，因为半导体行业对这一技术的兴趣和投资都在不断增长。与英特尔的努力并驾齐驱，美国公司Absolics也在GCS发展史上留下了浓墨重彩的一笔，获得了韩国SK集团旗下半导体材料公司SKC 6亿美元的首笔巨额投资，并成为其子公司。这笔投资意味着Absolics成为全球第一家专门生产玻璃基板的公司，只是与英特尔公司相比采用了不同的技术。Absolics玻璃基板演示2024年5月，美国商务部宣布将向Absolics公司拨款7500万美元，以帮助其生产。SKC于今年7月宣布，Absolics在佐治亚州投资约2.22亿美元建设的工厂已经竣工，开始批量生产玻璃基板原型产品。研究机构表示，Absolics和SCHMID等新企业的出现，以及激光设备供应商、显示器制造商、化学供应商等的参与，凸显了围绕GCS新生供应链正在形成的多样化生态系统。目前合作伙伴关系正在形成，以解决与GCS制造相关的技术和物流挑战，这体现了为实现GCS全部潜力而做出的集体努力。在这一版图中，玻璃通孔（TGV）是GCS的支柱之一。TGV为制造更紧凑、功能更强大的设备铺平了道路。TGV有助于提高各层之间的连接密度，有助于提高高速电路的信号完整性。连接间距的缩短可减少信号损失和干扰，从而提高整体性能。集成TGV后，不再需要单独的互连层，从而简化制造流程。然而，尽管TGV具有诸多优势，但它也面临着许多挑战。由于其制造工艺的复杂性，TGV更容易出现缺陷，从而可能导致产品故障。此外，与其他解决方案相比，TGV通常意味着更高的生产成本。对专用设备的需求以及缺陷风险都会导致生产成本的增加。最近，LPKF等激光设备制造商获得了许多新的TGV相关专利。这些进步有助于GCS的商业化，同时也解决了与玻璃中介层有关的难题。这种解决方案可以同时促进GCS和玻璃中介层的发展，有望成为下一代功能强大的设备。此外，GCS和面板级封装（PLP）、FOPLP（扇出型面板级封装）之间的协同作用也在推动这两个领域的创新。由于这两种技术都采用类似的面板尺寸，因此在提高芯片密度、降低成本和提高制造效率方面具有互补性。Yole Group评论，GCS是先进集成电路基板和先进封装领域前景广阔的前沿技术，为下一代芯片设计和封装提供了无与伦比的性能和可扩展性。作为新技术，虽然挑战依然存在，但行业领导者和参与者的共同努力正在为玻璃基板在各个终端市场的广泛应用铺平道路，其中AI芯片和服务器是重中之重。随着GCS技术的成熟和供应链基础设施的发展，GCS有望重新定义先进封装的格局。（校对/孙乐） ... PC版： 手机版：

三星加速玻璃基板芯片封装研发

三星加速玻璃基板芯片封装研发 去年 9 月，英特尔透露，它打算成为"用于下一代先进封装的玻璃基板生产"的行业领导者。经过十年的内部研发工作，英特尔在亚利桑那州新建的生产基地将迎接这一挑战。不过，行业观察家认为，北美的大规模生产预计不会很快启动。根据合理的推测，开始生产的时间应在 2030 年左右。而三星的三部门联盟则将以"比英特尔更快的速度实现商业化"为目标，出席 2024 年 CES 的公司代表将 2026 年定为先进玻璃基板芯片封装量产的开始时间。一位不愿透露姓名的韩国行业观察家对这一领域的新加入者表示欢迎："由于每家公司都拥有世界上最好的技术，因此在玻璃基板研究领域将最大限度地发挥协同效应，这是一个前景广阔的领域......三星合资公司的玻璃基板生态系统将如何建立也值得关注"。玻璃基板封装因其固有的耐热性能和材料强度，是"大面积和高性能芯片组合"的理想选择。迄今为止，半导体行业一直在努力开发玻璃基板，因此仍然依赖塑料板和有机材料。 ... PC版： 手机版：

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：

苹果积极布局玻璃基板芯片封装技术

苹果积极布局玻璃基板芯片封装技术 同时，玻璃基板的超平整特性使其可以进行更精密的蚀刻，从而使元器件能够更加紧密地排列在一起，提升单位面积内的电路密度。玻璃基板的应用不仅是材料上的革新，更是一场全球性的技术竞赛，它有望为芯片技术带来革命性的突破，并可能成为未来芯片发展的关键方向之一。而苹果公司的积极参与可能会加速玻璃基板技术的成熟，并为芯片性能的提升带来新的突破。此前华金证券曾表示，未来算力将引领下一场数字革命，GPU等高性能芯片需求持续增长，作为下一代先进封装的玻璃基板，其市场空间广阔。 ... PC版： 手机版：

英特尔和三星正寻求通过采用玻璃基板技术挑战台积电

英特尔和三星正寻求通过采用玻璃基板技术挑战台积电 玻璃基板以其卓越的电气性能、耐高温能力以及更大的封装尺寸，被视为半导体行业的一次重大突破。与传统的有机基板相比，玻璃基板能够提供更清晰的信号传输、更低的电力损耗，并且具有更强的热稳定性和机械稳定性。这使得玻璃基板在高性能计算芯片的应用中，能够实现更高的互连密度和更大的芯片封装尺寸。英特尔已经推出了用于下一代先进封装的玻璃基板，并计划在未来几年内推出完整的解决方案，首批芯片将特别针对数据中心和AI高性能计算领域。与此同时，三星也宣布了其玻璃基板的量产计划，预计在2026年面向高端SiP（System-in-Package）市场进行量产。但技术开发并非易事，用玻璃基板取代有机基板也是如此，包括采用什么样的玻璃更有效；如何将金属和设备分层，以添加微孔并布线；在完成装机后，如何在产品的整个生命周期内更好地散热和承受机械力等。以及很多更实际的问题：如何使玻璃的边缘不易开裂；如何分割大块玻璃基板；在工厂内运输时，如何保护玻璃基板不从传送带或滚筒上弹下来或飞出去等。 ... PC版： 手机版：