中际旭创正积极评估导入玻璃基板 替代硅中介层

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2026年第二届

玻璃基板与光电融合技术峰会

——从TGV工艺到CPO集成

主 办 单 位：半导体在线

时间和地点：4月27-28日（26日签到）东莞

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根据公开信息，中际旭创已与‌天和防务‌等企业达成合作，后者专注于半导体玻璃基板研发，其玻璃基高速光模块载板已完成小批量送样，并获得中际旭创的认证。这一动作表明，中际旭创正在积极评估并导入玻璃基板作为传统硅中介层的潜在替代方案。

玻璃基板相比硅材料具备多项优势：

‌更低的信号损耗‌：尤其在高频传输中表现更优；

‌更高的平整度与热稳定性‌：适合高密度集成；

‌更细的微孔加工能力‌：支持更高布线密度；

‌成本潜力更大‌：尤其在大尺寸面板上更具规模化优势。

尽管目前主流仍以硅基中介层为主，但中际旭创通过提前参与TGV玻璃载板的送样与验证，已在为下一代‌CoPoS（Chip-on-Package-on-Substrate）‌ 封装技术做准备，目标是在2026年后实现玻璃基板从实验室向产线的过渡。

这一布局不仅有助于降低对硅材料的依赖，也为未来在AI高算力场景下实现更低功耗、更高带宽的光模块封装提供技术冗余和供应链保障。

‌中际旭创与天和防务在TGV玻璃载板上的合作‌已进入联合验证与产线适配的关键阶段，双方正协同推进玻璃基板在高速光模块中的工程化应用。

‌技术协同与产品验证‌

天和防务作为国内少数掌握TGV（通孔玻璃）全制程能力的企业，其玻璃基高速光模块载板具备‌最小孔径3μm、深宽比达150:1、通孔密度5000孔/cm²‌等核心参数。该载板已通过中际旭创的初步可靠性测试，包括高温高湿存储、温度循环及信号完整性评估，目前处于小批量送样阶段，用于800G与1.6T光模块的封装适配验证。

‌产线对接与工艺优化‌

中际旭创正将TGV载板导入其武汉与泰国生产基地的封装产线，重点解决‌玻璃基板与硅光芯片的热匹配性、微孔金属化均匀性及大尺寸面板翘曲控制‌等工艺难题。初步数据显示，使用玻璃基板后，信号在10GHz频段的传输损耗降低‌30%‌，散热效率提升‌40%‌，有助于提升光模块长期运行的稳定性。

‌战略定位与替代路径‌

此次合作并非简单替换材料，而是为应对AI服务器对‌更高带宽、更低功耗、更大集成度‌的持续需求。中际旭创计划在2026–2027年逐步将TGV玻璃载板应用于CPO和NPO等先进封装场景，作为硅中介层的补充甚至替代方案，尤其在>1.6T速率下发挥其高频低损优势。

‌产业链自主可控意义‌

天和防务的TGV技术依托国产设备与工艺，关键环节如激光钻孔、无氟刻蚀等由‌圭华智能、帝尔激光‌等国内企业支持，打破了国外在高端封装基板领域的垄断。中际旭创的深度参与，加速了国产玻璃基板从“能做”到“好用”的跨越，为构建安全稳定的光模块供应链提供底层支撑。

‌TGV玻璃载板在CPO封装中的集成方案‌通过将光学波导与电气通孔一体化集成于玻璃基板，实现光引擎与ASIC芯片的高密度互连，显著提升AI服务器的带宽密度与能效比。

‌集成架构：光电共基板异构集成‌

TGV玻璃载板作为CPO（共封装光学）的核心中介层，直接承载硅光芯片（光引擎）与CMOS驱动芯片（ASIC），通过‌嵌入式RDL（重布线层）和TGV（通孔玻璃）‌ 实现电信号垂直互连，同时利用玻璃的透明特性在基板内构建‌低损耗光波导‌，实现光信号的横向传输。该架构省去了传统可插拔模块的PCB走线与连接器损耗，使光引擎更靠近计算芯片，降低延迟与功耗。

‌性能增益：高频低损、高密度、高稳定性‌

‌信号完整性提升‌：玻璃介电常数为‌3.8–4.2‌，仅为有机材料的1/3，10GHz频段信号损耗降低‌30%‌，支持‌>100GHz‌数据速率。

‌集成密度突破‌：最小线宽线距可达‌8μm‌，通孔密度达‌5000孔/cm²‌，支持微米级高密度布线，适配1.6T/3.2T超高速光模块。

‌热机械性能优越‌：热膨胀系数与硅匹配，几乎零翘曲，散热效率提升‌40%‌，保障CPO长期稳定运行。

‌典型应用：AI集群中的柜内光互联‌

在英伟达GB200或谷歌TPU-V7等AI服务器集群中，TGV玻璃载板CPO方案用于实现‌柜内（in-rack）高速互联‌，单块载板可集成144个光通道，总带宽达‌1.6Tbps以上‌，功耗较传统方案降低‌40%–50%‌，显著提升能效比。

‌量产进展与挑战‌

康宁、Fraunhofer IZM等已实现TGV玻璃载板的工程化应用，中际旭创正联合天和防务推进国产化替代。当前主要挑战在于‌大尺寸面板的良率控制‌与‌多层堆叠下的对准精度‌，预计2026年实现小批量量产，2027年进入规模爬坡期。

‌TGV玻璃载板在成本与供应链安全上相较硅中介层具有显著优势‌，尤其在国产替代背景下，正成为突破高端封装“卡脖子”环节的关键路径。

‌成本优势：制造与材料双重降本‌

‌材料成本更低‌：玻璃基板可实现超大尺寸（700×700mm²以上）和超薄化（<50μm），单板面积是传统300mm硅圆片的‌3.7倍以上‌，大幅提升单位面积器件产出，摊薄制造成本。

‌工艺简化降本‌：TGV无需在通孔内壁沉积绝缘层（玻璃本身为绝缘体），省去CVD/SiO₂沉积等高成本工序，整体制造流程比TSV（硅通孔）减少‌30%以上步骤‌，生产效率提升，良率爬坡更快。

‌综合成本仅为硅中介层的1/8‌：据行业测算，玻璃转接板（Interposer）在大规模量产条件下，成本可控制在硅基方案的‌12.5%左右‌，极具经济性。

‌供应链安全：打破美日韩垄断格局‌

当前全球‌90%以上的高端ABF载板和硅中介层市场被日韩企业（如揖斐电、新光电气、三星电机）垄断‌，国内长期受制于人。

TGV玻璃载板技术路线绕开了传统ABF材料与硅基工艺壁垒，依托国产玻璃材料（如东旭、彩虹）、激光设备（帝尔激光）、镀铜工艺（芯碁微装）等自主产业链，已实现从‌材料—设备—制造‌的全链条本土化布局。

沃格光电、天和防务、京东方等企业已掌握TGV全制程能力，最小孔径达‌3μm‌，深宽比达‌150:1‌，性能指标接近国际先进水平。

‌战略价值：构建自主可控的先进封装生态‌

TGV不仅用于光模块载板，还可拓展至‌HBM内存封装、AI芯片2.5D/3D集成、CPO共封装光学‌等关键场景，是实现国产高端芯片“换道超车”的核心使能技术。

国内企业通过TGV技术切入，有望在‌2026–2028年‌实现小批量出货并逐步放量，配合台积电、英特尔等国际大厂对玻璃基板的导入计划，加速形成全球协同的“玻璃芯”生态系统。

‌应用前景：满足HBM对超高I/O密度的需求‌

HBM（高带宽内存）通过垂直堆叠多个DRAM芯片并以TSV（硅通孔）实现互联，需与GPU或AI芯片通过中介层（Interposer）进行2.5D集成。传统硅中介层虽能支持高密度布线，但受限于尺寸、成本与信号损耗，难以持续 scaling。TGV玻璃载板凭借其‌超大尺寸方形基板‌（如510mm×515mm）、‌低介电常数‌（ε≈4.0）和‌高通孔密度‌（可达5000孔/cm²），可实现更宽的I/O带宽和更优的信号完整性，适配未来HBM3E向HBM4演进的封装需求。

‌技术适配优势‌

‌尺寸匹配性更好‌：玻璃基板为方形，与HBM和GPU芯片形状一致，材料利用率比圆形硅片高‌30%以上‌，降低单位成本。

‌高频性能更优‌：玻璃是优良绝缘体，衬底损耗仅为硅的1/100，可显著减少HBM与计算芯片间高速信号传输的插损与串扰，提升能效比。

‌热膨胀系数匹配‌：玻璃CTE（~3.2 ppm/℃）与硅芯片接近，热循环下翘曲小，提升封装可靠性，尤其适合多层HBM堆叠结构。

‌当前进展与挑战‌

英特尔、三星、SK海力士等已启动TGV用于HBM封装的技术验证，初步结果显示在‌1.6Tbps级数据传输中误码率降低一个数量级‌。

国内方面，‌天和防务、沃格光电‌等企业已完成TGV载板对HBM测试芯片的封装打样，支持‌8层HBM堆叠+GPU共封装‌的2.5D结构，最小线宽线距达‌8μm‌，深宽比达‌150:1‌。

主要挑战在于：大尺寸玻璃在高温下的‌微裂纹控制‌、TGV孔壁金属化均匀性、以及与微凸点（μBump）键合的良率管理，目前整体良率约‌68%‌，距离量产目标（>90%）仍有差距。

‌产业趋势与国产替代机会‌

随着AI芯片对内存带宽需求突破‌PB/s级‌，HBM封装将加速向玻璃基板迁移。预计2026–2027年，TGV将在部分高端AI GPU中实现小批量应用，2028年后进入规模替代期。国内企业依托自主材料与设备链，有望在HBM封装领域实现“弯道超车”，打破日韩在高端载板市场的长期垄断。

‌TGV玻璃载板在AI芯片2.5D封装中的热管理优化方案‌通过材料本征特性与结构设计协同创新，有效缓解高功耗场景下的热应力与热点问题，提升封装可靠性。

‌材料级热匹配与低CTE设计‌

TGV玻璃载板采用低热膨胀系数（CTE ≈ ‌3.2 ppm/℃‌）的特种玻璃（如康宁 Willow Glass），与硅芯片（CTE ≈ 2.6–3.0 ppm/℃）高度匹配。这种热匹配性显著降低了温度循环过程中因材料膨胀差异引发的界面应力，减少微裂纹与分层风险，尤其适用于千瓦级功耗的AI芯片封装。

‌结构级散热通道集成‌

在玻璃基板中嵌入‌铜柱阵列TGV‌作为垂直导热通路，形成“微热管”效应。有限元仿真显示，当TGV铜柱密度提升至‌5000孔/cm²‌时，芯片结温可降低‌15–20℃‌，最大热阻下降‌30%以上‌。同时，通过RDL层设计局部加厚铜层，构建横向高效散热网络，实现热量快速横向扩散。

‌界面热阻协同优化‌

采用高导热、高弹性的复合型热界面材料（TIM），如‌金属基嵌入聚合物颗粒的复合TIM‌，在保证导热性能的同时吸收热机械应力。台积电相关专利表明，分区式TIM设计可将界面应力集中点减少‌40%‌，显著提升长期可靠性。

‌异质集成中的主动散热适配‌

厦门大学于大全团队已实现‌金刚石-芯片-玻璃中介层‌的异构集成，利用金刚石超高导热率（>2000 W/mK）与玻璃基板低翘曲特性结合，构建高效散热系统。测试表明，该结构在‌300W/cm²‌高功率密度下仍能维持芯片温度低于105℃，满足AI训练芯片的严苛散热需求。

‌量产挑战与工艺控制‌

当前主要瓶颈在于大尺寸玻璃在高温电镀与回流焊过程中的‌翘曲控制‌与‌微裂纹抑制‌。需通过材料改性（如离子交换强化）与工艺优化（如梯度升温）实现良率提升。目前国产TGV载板在10mm厚铜填充下已实现‌<5μm翘曲‌，接近国际先进水平。

来源：janes MKT