台积携Ibiden、群创猛攻CoPoS 传出玻璃基板领域踩油门
- 陈玉娟／台北
-
AI语音摘要
00:54
因应AI芯片需求强劲，台积电除了加速扩大先进封装CoWoS产能外，近日首度揭露「玻璃基板」技术应用进展，更透露次时代先进封装竞争，逐步由CoWoS移往CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate）战场，提前建立完整生态系。
设备端传出，近期台积电向供应链释出「Glass Substrate Development for CoWoS」（CoWoS玻璃基板开发）计划，确定携手ABF载板大厂揖斐电（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，希望解决未来大型AI芯片封装在翘曲、热管理、信号传输及供电等方面的挑战。
同时，这也显见来自客户对技术规格、产能要求，以及英特尔（Intel）、三星电子（Samsung Electronics）等竞争压力迅速增强，迫使研发推进「谨慎不激进」的台积，终于踩油门加快导入。
玻璃基板因具备低翘曲、低热膨胀、高刚性及优异信号与供电特性，被视为「后CoWoS时代」的重要技术。供应链人士指出，透过台积、Ibiden与群创三方合作及模拟验证，玻璃基板可使封装翘曲相关指标COP（Chip on Package）改善16%、有效热膨胀系数（Effective CTE）降低19%、有效弹性模数（Effective Modulus）提升31%。
供电完整性（Power Integrity）方面，电阻值降低27%、电感值降低42%。整体而言，玻璃基板导入后可使封装性能（PKG Improvement）获得显着提升。
台积强调，未来仍需持续研究与验证玻璃厚度（Glass Thickness）以及大型CoWoS封装布局（Large-size CoWoS Layout）。尽管距全面量产仍有一段距离，但这已是台积首次公开揭露与ibiden、群创共同验证玻璃基板成果，也意味着玻璃基板正式跨入产业化验证阶段。
业者进一步指出，COP改善16%，代表封装翘曲程度获得有效控制。随着AI GPU尺寸愈来愈大，包括NVIDIA GB200、GB300以及正进入量产的Rubin平台封装尺寸持续扩张，封装平整度与翘曲控制的重要性也大幅提高。玻璃基板在降低翘曲方面的表现，将有助于提升大型封装的良率与可靠度。
此外，SBT有效热膨胀系数降低19%，则显示玻璃材料与矽芯片之间的匹配度更高。
目前矽芯片热膨胀系数与传统有机基板差异较大，容易在温度变化时产生应力并影响封装可靠度。相较之下，玻璃材料热膨胀系数更接近矽芯片特性，有助于降低热应力、减少裂纹与焊点疲劳问题；玻璃基板有效弹性模数提升31%，代表整体刚性更高，可提供更佳支撑能力。其中随着HBM的堆叠层数不断增加，基板刚性将成为支撑大型封装的重要条件。
台积此次测试样品采用0.8mm Glass Core Substrate，封装规格5x Reticle CoW，整体封装尺寸为85x110mm，为大型AI GPU封装等级。台积特别强调「No SeWaRe & Delamination」，代表测试过程中未出现严重翘曲与分层／剥离现象等良率杀手。
对于玻璃基板而言，材料接合可靠度向来是重要挑战之一，能够在大型封装尺寸下维持稳定结构，显示技术成熟度已有相当进展。
计划另一重点，则是Glass-SBT与Organic-SBT的比较。台积指出，Glass-SBT可做到「Thin but better COP」，而Organic-SBT则呈现「Thick but worse COP」，玻璃基板不仅能够维持较薄厚度，还能同时改善封装平整度与可靠度。
此次合作夥伴名单也透露未来供应链布局方向。
Ibiden目前为NVIDIA与超微（AMD）AI芯片重要载板供应链，被视为玻璃基板量产化过程中要角，先前已宣布投资5,000亿日圆扩建岐阜县大野新工厂，专攻AI服务器高端封装基板，显见其对AI先进封装市场的强大企图心，群创入列合作名单，也被视为抢进下一代玻璃基板战场的重要进展。
业者表示，玻璃基板最大挑战并非玻璃本身，而是玻璃通孔（Through Glass Via；TGV）技术。玻璃本质上是绝缘体，必须透过数万个TGV建立垂直导电通孔，才能实现信号与电力传输。
玻璃同时具有高硬度与高脆性，加工过程容易形成微裂纹，进而影响可靠度与良率。因此，通孔成形、填铜品质与长期热可靠度，被视为玻璃基板量产化的三大核心关卡。
另一方面， 英特尔10多年前已投入玻璃基板研发，应是全球布局最早、投入最深的业者。目前位于美国亚利桑那州的玻璃基板试产线逐步进入商业化，英特尔力图藉由玻璃基板与超大型小芯片（Chiplet）封装，争取AI GPU与特用芯片（ASIC）客户订单。
三星电机（Semco）于2025年建置玻璃基板试产线，并和日本大厂住友化学集团成立合资事业，将提前建构玻璃基板供应链。
责任编辑：何致中
