从CoWoS到CoPoS,台积电玻璃基板验证突破封装性能瓶颈

华尔街见闻06-16

AI芯片越做越大,封装材料的天花板正在被重新定义。

据Digitimes 6月16日报道,台积电近期首次公开披露"玻璃基板"技术应用进展,确认携手ABF载板大厂Ibiden与面板厂群创,共同验证玻璃基板导入下一代CoWoS先进封装的可行性。

与此同时,台积电也透露,先进封装的竞争正逐步从CoWoS移往CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)战场,并着手提前建立完整生态系。供应链人士指出,来自客户的技术规格与产能要求,以及英特尔三星等竞争对手的压力迅速增强,迫使一向"谨慎不激进"的台积电加快了技术导入节奏。

数据说话:玻璃基板在大型封装上的性能优势

台积电此次测试样品采用0.8mm玻璃核心基板(Glass Core Substrate),封装规格为5x Reticle CoW,整体封装尺寸达85×110mm,属于大型AI GPU封装等级。

验证结果显示,与有机基板相比,玻璃基板在多项关键指标上均有明显改善:

  • 封装翘曲(COP)改善16%:封装平整度直接影响良率,AI GPU尺寸持续扩大(如英伟达GB200、GB300及正进入量产的Rubin平台),翘曲控制的重要性随之大幅提升。

  • 有效热膨胀系数(Effective CTE)降低19%:玻璃材料的热膨胀系数更接近硅芯片,温度变化时产生的应力更小,有助于减少裂纹与焊点疲劳。

  • 有效弹性模量(Effective Modulus)提升31%:基板刚性更高,对于HBM堆叠层数不断增加的大型封装而言,支撑能力至关重要。

  • 供电完整性方面:电阻值降低27%、电感值降低42%,供电效率显著提升。

台积电特别强调,测试过程中"未出现严重翘曲与分层/剥离现象"(No SeWaRe & Delamination)——这两类问题历来是大型封装的主要良率杀手。

“薄但更好”:玻璃基板对有机基板的直接挑战

台积电在此次验证中直接给出了两类基板的对比定性:Glass-SBT可做到"薄但COP更好",而Organic-SBT则是"厚但COP更差"。

换句话说,玻璃基板不仅能做得更薄,封装平整度和可靠性反而更优。这一结论对于追求高密度、大尺寸封装的AI芯片市场而言,具有直接的技术替代意义。

不过,台积电也明确表示,后续仍需持续研究玻璃厚度优化以及大型CoWoS封装布局,距离全面量产仍有一段距离。

最难的不是玻璃本身,而是打孔

玻璃基板的核心技术难点,在于玻璃通孔(Through Glass Via,TGV)。

玻璃本质上是绝缘体,必须通过数万个TGV建立垂直导电通孔,才能实现信号与电力传输。但玻璃同时具有高硬度与高脆性,加工过程中容易形成微裂纹,影响可靠性与良率。

通孔成形、填铜质量、长期热可靠性,被视为玻璃基板走向量产的三大核心关卡。

供应链格局:Ibiden和群创为何入局

此次合作名单本身也透露了供应链布局方向。

Ibiden目前是英伟达与AMD AI芯片的重要载板供应商,此前已宣布投资5000亿日元扩建岐阜县大野新工厂,专攻AI服务器高阶封装基板。此次被台积电纳入玻璃基板验证合作,进一步确认其在下一代封装供应链中的核心地位。

群创的入列则被业界视为面板厂切入玻璃基板赛道的重要进展。面板厂在大尺寸玻璃加工方面具备既有能力,与台积电的合作或为其打开新的业务方向。

竞争压力:英特尔和三星已经跑在前面

台积电此次加速,背后有明确的竞争压力。

英特尔在玻璃基板领域布局超过10年,是全球入局最早、投入最深的厂商。其位于美国亚利桑那州的玻璃基板试产线目前正逐步进入商业化,并试图以玻璃基板结合超大型Chiplet封装,争取AI GPU与ASIC客户订单。

三星电机(Semco)则于2025年建置玻璃基板试产线,并与日本住友化学集团成立合资企业,提前构建玻璃基板供应链。

相比之下,台积电此次是首次公开披露玻璃基板验证成果。从时间线看,台积电的公开动作晚于英特尔和三星,但其携手Ibiden与群创的三方验证路径,以及直接对接CoWoS/CoPoS封装平台的技术整合方式,显示其正在以自身的节奏快速推进。

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