2025年中国芯片级玻璃基板行业市场现状及趋势分析：受益于先进封装下大尺寸AI算力芯片更新迭代，玻璃基板对硅基板替代将加速[图]

玻璃基板是一种以高透明度、优异平整度及良好稳定性为特点的基底材料，其主要功能是作为支撑载体，确保上层功能材料的可靠固定和良好的电气、光学性能，从而保障整个器件或系统的长期稳定性和使用寿命，被视为半导体、显示领域新一代基板解决方案。

近年来，玻璃基板在半导体领域的应用热度越来越高。随着高性能芯片的发展，传统有机材料基板在高性能芯片的封装应用中呈现出一定的局限性。而玻璃基板具备多种优势，成为企业研发热点，被视为适用于下一代先进封装的材料。相比CoWoS-S工艺使用的硅中介层和FC-BGA有机基板，玻璃基板具有以下的突出优点：1）高平整度与低粗糙度：玻璃基板具有较高的表面平整度和低粗糙度，为微小尺寸半导体器件的制造提供了理想的平台。玻璃基板的开孔之间的间隔小于100微米，远超有机面板，使得晶片间的互连密度大幅提升。2）热稳定性与低热膨胀系数（CTE）：玻璃基板热稳定性强，可在高温环境下保持性能稳定，且其热膨胀系数与硅接近，有助于减少封装过程中因热失配导致的应力问题，有效解决了3D-IC堆叠扭曲的问题。3）高介电常数与低介电损耗：玻璃材料是一种绝缘体材料，介电常数只有硅材料的1/3左右，损耗因子比硅材料低2~3个数量级，使得衬底损耗和寄生效应大大减小，可以有效提高传输信号的完整性。4）化学稳定性与抗腐蚀性：玻璃基板化学稳定性出色，能有效抵抗湿气、酸碱等环境侵蚀，保障封装内元件的长期稳定性。5）高透明度与光学特性：对于需要透明窗口或涉及光通信的封装应用，玻璃基板的高透明度和优良光学特性（如可调控折射率）具有独特优势。6）环保与长期可靠性：玻璃基板通常不含有机挥发物，更加环保。其稳定的物理化学性质赋予封装产品出色的长期可靠性。

从产业链来看，玻璃基板产业链整体大致分为原料、设备、技术、生产、封装检测、应用等重要环节。玻璃基板原料为特种玻璃，主要用熔融石英、喷硅酸盐、氟化物、超低膨胀玻璃等高品质材料构成。这些材料针对高强度激光和辐射暴露水平下的传输和耐用性进行了优化，适合半导体的制造过程，因此其生产也具有较高的技术壁垒。中游为芯片级玻璃基板生产制造。玻璃基板生产环节包括：（1）高温熔融：将混合的原料放入1500℃以上的高温熔窑中熔融一定时间，确保原料充分熔化并反应，各种杂质和气泡也逐渐被排出。（2）均化处理：加入均化剂并搅拌，使玻璃液的化学成分更加均匀，提高玻璃基板质量。（3）成型：一、浮法，玻璃液浇在液态锡流上，让其逐渐冷却凝固；二、卷板法，玻璃液倒在金属带上，通过传送带运动使其逐渐冷却固化。（4）加工：将大尺寸基板切割成所需尺寸，并打磨边角，提高产品平整度和光洁度。（5）清洗检验：去除基板表面杂质和污染物，同时进行各项物理性能检测，确保产品符合质量要求。（6）包装和贴膜：将基板进行适当包装和保护，防止在运输和使用过程中受损坏。产业链下游为半导体领域，终端应用包括人工智能、高性能计算等领域。

近两年，随着生成式人工智能出现，智能便捷的应用迅速成为市场关注的焦点，全球各大科技厂商先后进入，多种大模型产品纷至沓来，数字经济时代迎来新的发展机遇。大模型参数数量大、训练数据量大、模型复杂度高等特征对计算资源需求不断加强，高性能计算能力、大量存储空间、快速信息传输成为大模型训练和运行的计算核心要素，加大了对高性能半导体产品需求。同时，存储器价格受市场需求刺激影响下从低位逐渐回升，销量开始释放，实现量价齐升。2024年全球半导体市场规模为6351亿美元，同比增长19.8%。

封装基板是芯片封装环节的核心材料，具有高密度、高精度、高性能、小型化及薄型化等特点，与晶片、引线等经过封装测试后共同组成芯片。IC封装基板不仅为芯片提供支撑、散热和保护作用，同时在芯片与PCB之间提供电子连接，起着“承上启下”的作用，甚至可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。2019-2022年全球封装基板市场产值保持增长态势，2023年市场整体下滑严重，产值下滑28.2%至125.0亿美元，主要是因为需求疲软、库存高企、价格侵蚀严重，其整体需求于2023年上半年见底，下半年逐步改善。但SIP、模块和先进封装基板市场仍存在较大潜力。2024年，随着半导体市场景气度回升，封装基板产值恢复增长态势。

根据“摩尔定律”，集成电路上可容纳的元器件的数目约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。长期以来，“摩尔定律”一直引领着集成电路制程技术的发展与进步。而如今，延续摩尔定律所需的新技术研发周期拉长、工艺迭代周期延长、成本提升明显，集成电路的发展受“存储墙”“面积墙”“功耗墙”和“功能墙”的制约。先进封装技术已成为“后摩尔时代”“超越摩尔”的重要路径。各企业加快先进封装布局，全球先进封装行业迎来快速增长时期。数据显示，全球先进封装市场规模由2019年的288亿美元增长至2024年的425亿美元，渗透率不断提升。

1、市场规模预测

在先进封装浪潮中，随着对更强大计算的需求增加，半导体电路变得越来越复杂，信号传输速度、功率传输、设计规则和封装基板稳定性的改进至关重要。玻璃基板的出现，可以降低互连之间的电容，从而实现更快的信号传输并提高整体性能。在数据中心、电信和高性能计算等速度至关重要的应用中，使用玻璃基板可以显著提高系统效率和数据吞吐量。整体来看，当前玻璃基板工艺在加工制造、性能测试、成本控制等方面还需要进一步的研究和突破，行业仍处于前期技术导入阶段，未来一段时间内，市场规模体量将较小。但随着英特尔等厂商的入局，玻璃基板对硅基板的替代将加速，2023年9月，英特尔推出行业首个玻璃基板先进封装计划，宣布在2030年之前面向先进封装采用玻璃基板。预计到2030年全球半导体封装用玻璃基板市场规模将超4亿美元。

随着玻璃基板技术的不断成熟和市场的逐步接受，其在全球IC封装基板行业中的渗透率将不断提升，预计到2030年渗透率将超2%，玻璃基板市场发展潜力巨大。但未来一段时间内，有机基板以其良好的柔韧性和较低的成本，在半导体封装领域仍将占据主导地位。

2、核心技术分析

TGV是玻璃基板封装的核心技术。TGV玻璃通孔技术是一种用于玻璃基板的垂直电气互连技术，其原理与硅基板上的TSV硅通孔技术类似。TGV玻璃通孔技术最早可追溯至2008年，源自2.5D/3D集成封装中应用的TSV转接板技术。TGV的出现，旨在解决传统TSV转接板中由于硅衬底的高损耗问题所引发的高频或高速信号传输性能下降，以及硅材料成本较高、工艺复杂等挑战。近年来，随着技术的不断发展，TGV的性能已逐步提升，并已在多个领域得到应用。主要的应用领域包括传感器、中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、人工智能（AI）芯片、显示面板、医疗器械及半导体先进封装等。以2.5D半导体封装应用为例，TGV作为中间件可以实现更密集的电气互联，在有限的空间内支持更多信号的传输。

TGV结合多种工艺流程实现3D互联。TGV工艺包括种子层溅射、电镀填充、化学机械平坦化（CMP）、重新分布层（RDL）布线以及凸点（bump）工艺引出等。TGV通常采用直径在10μm至100μm之间的微型通孔。对于先进封装应用，每片晶圆上通常需要数万个TGV通孔，并对其进行金属化处理，以确保所需的导电性能。与传统的TSV工艺相比，TGV具有多项优势，主要包括：出色的高频电学特性、可获取的大尺寸超薄玻璃衬底、优异的机械稳定性等。特别是在高频应用场景中，TGV表现出比硅更低的损耗，能够有效提高信号传输质量。

由于TGV工艺在玻璃基板的制造中需大量应用，因此其工艺的成熟度决定了玻璃基板商业化的进展。目前玻璃基板的产业化量产仍存在一定壁垒，主要包括：1）高深宽比的TGV结构制造：制造具有高深宽比的TGV结构，需要精确的工艺控制以确保通孔的质量和电导性；2）通孔中微裂纹的产生：由于玻璃为脆性材料，在TGV过程可能会产生微裂纹，影响通孔的结构完整性和电气性能；3）热应力管理：由于热膨胀系数不匹配，TGV在制造和使用过程中可能会产生热应力，需要采取措施进行管理；4）通孔的金属化：实现TGV的有效金属化是另一个挑战，需要确保良好的电导性和与周围材料的兼容性。

随着技术的持续进步和各大企业的不断投入，玻璃基板技术在半导体领域的应用前景十分广阔。未来，玻璃基板技术的发展将更加注重工艺的优化和创新，提高通孔的精度和密度，改善玻璃与金属层的结合力，以及解决更高层数的可靠性问题。同时，随着新材料的不断涌现和研发，玻璃基板的功能和应用范围也将进一步拓展。玻璃基板技术将在半导体产业中发挥更加重要的作用，为全球半导体向先进制程发展以及AI算力的提升提供重要载板材料解决方案，推动整个行业的发展和进步。