AI芯片越做越大,承载芯片的“载板”也随之面临新难题:面积一大,材料在受热、冷却过程中就容易翘曲变形。这也是玻璃基板、TGV(玻璃通孔)等名词近来频繁出现的原因。
高阶AI封装通常会把GPU等运算芯片与多颗HBM整合在同一封装内,有些设计也会纳入其他小芯片,承载这些元件的中介层与封装载板因此面临更大的面积需求。以台积电公布的CoWoS路线图为例,目前量产封装已达5.5倍光罩尺寸,2028年将朝14倍发展。
封装持续放大,也连带提高载板的面积与平整度要求。如何控制材料在反复加热、冷却过程中的形变,避免翘曲、维持平整,成为新的技术课题,也让玻璃基板成为市场讨论焦点。
本文将先说明玻璃基板位于芯片封装的哪一层,再拆解TGV玻璃通孔的5个制程步骤。
玻璃基板是什么?在芯片封装的哪一层?
一颗AI芯片封装由上到下,大致可分为以下几层:
芯片(chip):位于封装最上层。
微凸块(micro bump):用来连接芯片与中介层、载板,传递电源与信号的微小导电接点。
中介层(interposer):用来高密度连接GPU、HBM及其他小芯片,并非所有封装都需要。
封装载板(substrate):负责承接芯片或中介层等上方结构,并将信号与电源向下连接至PCB。
印刷电路板(PCB):承载芯片封装与其他电子元件,并通过线路传递电源与信号。
玻璃基板要改变的,就是其中的封装载板。目前高阶封装载板多使用有机材料作为核心,但这类材料受热会膨胀、冷却后收缩。面积越大,尺寸变化与翘曲越难控制,也会影响线路位置与芯片接合。
所谓玻璃基板(glass substrate),是指将载板中央的核心材料改成玻璃。

图/《数位时代》373期
玻璃基板优点是什么?3大优势一次看
玻璃刚性较高,热膨胀特性也能通过材料配方调整,因此成为大型封装正在发展的选项。归纳来看,玻璃基板有3项优势:
形状更稳定:玻璃刚性较高,热膨胀特性也能调整,大尺寸下较有利于控制翘曲。
高速信号损耗低:玻璃材料可设计出较低的介电损耗,减少高速信号传输过程中的能量损失。
具有大面积加工潜力:显示器产业已有大尺寸玻璃面板的量产经验。
TGV玻璃通孔是什么?TGV最大技术挑战是?
玻璃本身不导电。为了连接玻璃载板上下两侧的线路,让信号与电源穿过玻璃,须在玻璃中制作微小通孔,并在孔内形成金属导电路径,这类结构称为TGV(through-glass via,玻璃通孔)。
TGV玻璃通孔怎么做?5个步骤一次看
TGV成孔方式不只一种,以激光改质搭配化学蚀刻制程为例,可分为5个步骤:
激光改质:用激光照射预定开孔的位置,改变局部玻璃结构。
蚀刻成孔:利用化学药液优先移除被激光改质的区域,形成贯穿玻璃的微小通孔。
孔壁金属化:在孔壁形成一层薄金属,作为后续电镀的基础。
铜电镀:利用电镀增加孔内的铜层,部分制程会将整个通孔填满。
上下导通:TGV成为穿过玻璃的垂直导电路径,连接载板上下两侧的线路。

图/《数位时代》373期
目前最值得观察的是台积电与英特尔。2026年7月台积电法说会上被询及玻璃基板、玻璃核心时,魏哲家表示正开发替代方案并与载板供应商合作,预估约1年成熟;另有供应链消息指出,台积电正与Ibiden、群创验证玻璃核心载板导入下一代CoWoS。英特尔在2023年公开玻璃基板技术,2026年7月再宣布与蓝思科技合作,加速开发玻璃基板封装方案。
来源:数位时代 王圣华,侵删
https://www.bnext.com.tw/article/92810/glass-substrate-tgv-ai-chip-packaging
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序号 | 初拟议题 |
1 | 玻璃基板商业化元年回顾与量产关键节点展望 |
2 | 厚玻璃TGV成型技术最新突破与产业化路径 |
3 | 高深宽比通孔金属化种子层沉积工艺挑战与解决方案 |
4 | 玻璃基板良率提升全流程管控 |
5 | 玻璃基板检测与量测设备全流程方案 |
6 | 玻璃基板在CPO光互联中的应用与高速光引擎进展 |
7 | 玻璃基器官芯片:TGV技术在生命科学领域的跨界探索 |
8 | 国产玻璃原片技术进展与先进封装材料需求匹配 |
9 | 玻璃基板激光打孔设备最新进展 |
10 | 铜浆增材制造TGV电路板:低成本金属化路线探索 |
11 | 大尺寸玻璃基板翘曲控制与热膨胀系数匹配策略 |
12 | 先进封装混合键合工艺中的清洗技术及玻璃基板应用 |
13 | 玻璃基光波导技术:面向光互连的离子交换方案 |
14 | 高能脉冲电源在深孔磁控溅射种子层沉积中的应用 |
15 | 玻璃基板关键材料国产替代:CMP抛光垫、电镀液与光刻胶 |
16 | TGV玻璃基板专用掩膜版技术发展与产业化 |
17 | 玻璃芯基板与玻璃转接板:技术路线对比与产业化选择 |
18 | 玻璃基板在AI算力芯片封装中的2.5D/3D集成方案 |
19 | 玻璃线路板产业生态建设与上下游协同创新 |
20 | 玻璃基板金属化设备:PVD、电镀与铜填充技术发展 |
21 | 玻璃基板键合与解键合设备在超薄玻璃加工中的应用 |
22 | 玻璃基板在Mini/MicroLED显示中的量产实践 |
23 | TGV集成无源器件在射频前端模组中的应用 |
24 | 玻璃基板可靠性分析与失效机理研究 |
25 | 玻璃基板热处理设备:退火、固化与应力控制 |
26 | 玻璃基板涂胶显影与光刻设备在RDL制程中的应用 |
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