【内容目录】
一、信号物理极限倒逼材料发展
二、TGV成孔机制与工艺难题
三、量产在即的产业链格局
四、结语
【本文涉及的相关企业】
Intel、TSMC、中芯国际、三星、NEG、肖特玻璃、京东方、博通、康宁。
信号物理极限倒逼材料发展
在半导体先进封装领域，有机基板（如ABF载板和高阶HDI）一直占据着主导地位，动辄20+层高密度层积板已然到了极限，在NPO和CPO这种超高密度的光电混合互联封装时，已暴露出难以逾越的固有缺陷。
首先热膨胀系数（CTE）失配，传统有机树脂材料的熔点较低，且CTE通常在15至17 ppm/°C之间，与硅芯片（约2.6 ppm/°C）存在巨大的热失配。且不说CPO正常工作时的产热量，单就在研发过程中HTOL测试、TC及Burn-in时，这种失配的热应力效应就会导致基板发生几十um的翘曲（warpage)，内部焊点或微凸块（Micro-bump）直接开焊，整颗封装报废，如此一来量产良率根本没法保证。
玻璃基板TGV（图源：Intel）
其次是高频信号损耗已经触碰到介质材料的极限，随着AI芯片算力剧增，芯片间互连速率迈向112G/224G PAM4时代，传统有机材料的高频介电常数在面对产热量大的封装体时会发生较大漂移，信号的质量大打折扣。而且在高密度布线时候，精密钻孔和机加工也是不小的挑战，有机材料在面对低于2μm（甚至0.5μm）的极高密度互连时，表现也不如玻璃基板可靠。
相比之下，玻璃基板具备极高的平整度（表面粗糙度
可控制在纳米级），在高频信号下介质损耗极低，并且在玻璃加工时可以根据客户要求按需调节CTE，能够做出与硅基十分接近的CTE（大概2-3ppm/°C)。目前国内龙头京东方已经将玻璃基封装载板试验线已全线拉通，完成超过100×100毫米的24层基板产出，并通过厂内验证。24层基板加上服务器环境下的实际运行验证，恰恰说明了：玻璃基板已经越过了“材料能不能用”的阶段，进入“封装良率能不能接受”的阶段。
Glass-IP层（图源：TTS）
但是产业化节奏和材料本身的优越性是两件事，变革的原因是材料本身，能不能成事则要看产业的方方面面，玻璃基板从样品走向批量，最卡脖子的环节是TGV成孔的加工工艺环节了。
TGV成孔机制与工艺难题
在了解TGV为何如此困难之前，首先要了解玻璃的材料特性：玻璃属于典型的硬脆材料，断裂韧性极低，加工窗口就会变得很窄，传统的物理机械钻孔或热烧蚀工艺在其上几乎无法施展。所以激光加工是现阶段的主流加工工艺，但是激光能量密度不够打不穿，能量密度过高会产生微裂纹，裂纹在后续镀铜和热循环中会扩展为贯穿性失效，导致整颗封装可靠性不足。所以在激光选取也颇为讲究，业界主要存在三条激光技术路线
二氧化碳（CO₂）激光：波长位于红外波段，主要依靠热烧蚀机制移除材料，当激光聚焦到玻璃材料时，会有局部剧烈升温，热扩散会产生严重的热影响区，诱发密集的微裂纹。所以基本上二氧化碳（CO₂）激光在TGV几乎不可行。
紫外（UV）激光：波长355nm，通过光化学分解直接打断内部分子键，热效应就比二氧化碳好得多，在软板FPC及超薄HDI加工（孔径20至50μm）用的很多。但是用到硬脆玻璃深孔加工上，UV激光效率与深径比能力不足，打不动高深宽比的基板。
超快激光（皮秒/飞秒激光）：延续紫外（UV）激光的冷加工机制，脉冲宽度极短（小于电子-晶格弛豫时间），能量在极短时间内光子吸收形式注入材料内部，聚焦区域受高能光子束影响直接以等离子体形式逸出，热影响区及碳化残留几乎可忽略，孔壁粗糙度
极小。但是加工难度大且价格不菲，产业化规模难推开。
纯激光加工方案各有不足，所以业界将其拆成两步走，激光诱导+化学蚀刻（Laser-Induced Etching, LIE）是目前主流路线：利用超快激光在玻璃内部预先构建晶格损伤层与改质层，再通过选择性刻蚀将改质区域浸入刻蚀液（如HF或氢氧化钾基溶液）中，利用改质区与未改质区高达数百倍的刻蚀速率差选择性的去除，最终形成内部光滑的通孔。
高倍显微镜下Cu填充TGV通孔（图源：Asien）
这条路线将“成孔”分解为物理诱导与化学去料，大幅拓宽了工艺容差，但引入了新的工程控制难题。目前实验室环境下，TGV深径比可做到150:1；但在量产环境下，受制于化学药液在微孔深处的扩散速率，主流设备商的量产稳定深径比维持在50:1至100:1之间。同时在刻蚀过程中若应力释放不均，孔口边缘极易产生微观崩边，会导致化学镀铜（PTH）附着力不足，存在可靠性的隐患。
量产在即的产业链格局
评估TGV技术是否具备量产可行性，不能仅看单孔精度和深宽比，还要看大厂的资本投入和产线节拍。
钻孔效率是首先要考量的点，一片面板级玻璃基板通常是510×515mm，需要加工数十万至数百万个微型TGV孔，再切割成小块出货给下游。如果设备加工效率维持在传统激光钻孔的每秒数百孔水平，一片加工时间就要几个小时，量产节奏完全跟不上，单加工环节就需要几倍多的机台，资本开支和设备折旧保养以及水电气等厂务开支十分惊人，商业化逻辑走不通。所以诸如华工、德龙、大族、帝尔等厂商TGV设备首先考虑的是加工速度。例如华工激光在2026年公布的机台能力，其自研的TGV钻孔智能装备加工效率提升至5000至8000孔/秒，得益于自研的高能激光器、高速振镜与控制系统。
华工超快激光加工中心（图源：华工）
目前国内的激光钻孔设备厂商实力雄厚，并且各家发挥各家的优势在TGV、高阶载板、M9覆铜板拼命抢占增量市场实现卡位与替代。先来看看帝尔激光的TGV进展，今年一月其面板级激光微孔设备最大深径比≥100:1，最小孔径≤5μm，并且还提供“激光改质+化学蚀刻+AOI检测”一站式方案，目前海外订单顺利交付。大族激光作为最老牌的厂商，其二氧化碳、UV和超快三类激光钻孔设备同步布局，全球激光钻孔设备排名第二，Gen5皮秒平台已完成向头部载板厂送样，尤其是自产品涵盖全，机械钻和激光钻可以打包，客户资源和整机平台成熟度都更高。
德龙激光和海目星的TGV则更加侧重于光源能力，两家都是自主研发超快激光器、激光设备、光路系统等。对于不同厚度和尺寸的基板其激光调整能力和加工精度均有着无可比拟的优势。海目星目前披露M9复合板工艺已进入头部客户打样测试阶段，意味着其不光有TGV的加工能力，在M9PCB板材加工也有着不俗的进展。
结语
超快激光加工在玻璃基板、M9覆铜板加工工艺上从“可选”变成了“必选”，产业需求主要卡在设备厂商端，设备的量产商业化能力是接下来的业界重点。玻璃基本TGV行业将2026年视为技术导入起步期，2027至2028年为规模扩产窗口，而这导入和核心就看设备端的放量与否。
文中插图为生成式AI生成
