從CoWoS到CoPoS,台積電玻璃基板驗證突破封裝性能瓶頸

華爾街見聞
06/16

AI芯片越做越大,封裝材料的天花板正在被重新定義。

據Digitimes 6月16日報道,台積電近期首次公開披露"玻璃基板"技術應用進展,確認攜手ABF載板大廠Ibiden與面板廠群創,共同驗證玻璃基板導入下一代CoWoS先進封裝的可行性。

與此同時,台積電也透露,先進封裝的競爭正逐步從CoWoS移往CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)戰場,並着手提前建立完整生態系。供應鏈人士指出,來自客戶的技術規格與產能要求,以及英特爾三星等競爭對手的壓力迅速增強,迫使一向"謹慎不激進"的台積電加快了技術導入節奏。

數據說話:玻璃基板在大型封裝上的性能優勢

台積電此次測試樣品採用0.8mm玻璃核心基板(Glass Core Substrate),封裝規格為5x Reticle CoW,整體封裝尺寸達85×110mm,屬於大型AI GPU封裝等級。

驗證結果顯示,與有機基板相比,玻璃基板在多項關鍵指標上均有明顯改善:

  • 封裝翹曲(COP)改善16%:封裝平整度直接影響良率,AI GPU尺寸持續擴大(如英偉達GB200、GB300及正進入量產的Rubin平台),翹曲控制的重要性隨之大幅提升。

  • 有效熱膨脹係數(Effective CTE)降低19%:玻璃材料的熱膨脹係數更接近硅芯片,溫度變化時產生的應力更小,有助於減少裂紋與焊點疲勞。

  • 有效彈性模量(Effective Modulus)提升31%:基板剛性更高,對於HBM堆疊層數不斷增加的大型封裝而言,支撐能力至關重要。

  • 供電完整性方面:電阻值降低27%、電感值降低42%,供電效率顯著提升。

台積電特別強調,測試過程中"未出現嚴重翹曲與分層/剝離現象"(No SeWaRe & Delamination)——這兩類問題歷來是大型封裝的主要良率殺手。

「薄但更好」:玻璃基板對有機基板的直接挑戰

台積電在此次驗證中直接給出了兩類基板的對比定性:Glass-SBT可做到"薄但COP更好",而Organic-SBT則是"厚但COP更差"。

換句話說,玻璃基板不僅能做得更薄,封裝平整度和可靠性反而更優。這一結論對於追求高密度、大尺寸封裝的AI芯片市場而言,具有直接的技術替代意義。

不過,台積電也明確表示,後續仍需持續研究玻璃厚度優化以及大型CoWoS封裝佈局,距離全面量產仍有一段距離。

最難的不是玻璃本身,而是打孔

玻璃基板的核心技術難點,在於玻璃通孔(Through Glass Via,TGV)。

玻璃本質上是絕緣體,必須通過數萬個TGV建立垂直導電通孔,才能實現信號與電力傳輸。但玻璃同時具有高硬度與高脆性,加工過程中容易形成微裂紋,影響可靠性與良率。

通孔成形、填銅質量、長期熱可靠性,被視為玻璃基板走向量產的三大核心關卡。

供應鏈格局:Ibiden和群創為何入局

此次合作名單本身也透露了供應鏈佈局方向。

Ibiden目前是英偉達與AMD AI芯片的重要載板供應商,此前已宣佈投資5000億日元擴建岐阜縣大野新工廠,專攻AI服務器高階封裝基板。此次被台積電納入玻璃基板驗證合作,進一步確認其在下一代封裝供應鏈中的核心地位。

群創的入列則被業界視為面板廠切入玻璃基板賽道的重要進展。面板廠在大尺寸玻璃加工方面具備既有能力,與台積電的合作或為其打開新的業務方向。

競爭壓力:英特爾和三星已經跑在前面

台積電此次加速,背後有明確的競爭壓力。

英特爾在玻璃基板領域佈局超過10年,是全球入局最早、投入最深的廠商。其位於美國亞利桑那州的玻璃基板試產線目前正逐步進入商業化,並試圖以玻璃基板結合超大型Chiplet封裝,爭取AI GPU與ASIC客戶訂單。

三星電機(Semco)則於2025年建置玻璃基板試產線,並與日本住友化學集團成立合資企業,提前構建玻璃基板供應鏈。

相比之下,台積電此次是首次公開披露玻璃基板驗證成果。從時間線看,台積電的公開動作晚於英特爾和三星,但其攜手Ibiden與群創的三方驗證路徑,以及直接對接CoWoS/CoPoS封裝平台的技術整合方式,顯示其正在以自身的節奏快速推進。

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