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BlackwellGPU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B200GPU和1个GraceCPU，其中每个B200GPU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HopperGPU和15兆瓦的电力，这一代的B200，只需要2000个BlackwellGPU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M2Ultra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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432514.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432514.htm