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台积电CoWoS遇天花板?玻璃基板接棒、英特尔抢先量产

过去五年,台积电( 2330-TW ) 的CoWoS 先进封装技术几乎成了AI 晶片的「标准配备」。不过,这项技术正面临一道隐藏的天花板。 CoWoS 所采用的矽中介层虽然效能优异,却同时受困于成本高、尺寸受限、易翘曲三大瓶颈。业界因此将目光转向新一代材料:玻璃基板,视其为下一阶段先进封装的接棒者。

过去五年,台积电( 2330-TW ) 的CoWoS 先进封装技术几乎成了AI 晶片的「标准配备」。不过,这项技术正面临一道隐藏的天花板。 CoWoS 所采用的矽中介层虽然效能优异,却同时受困于成本高、尺寸受限、易翘曲三大瓶颈。业界因此将目光转向新一代材料:玻璃基板,视其为下一阶段先进封装的接棒者。

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台积电CoWoS遇天花板?玻璃基板接棒、英特尔抢先量产。 (图:Shutterstock)

分析指出,要理解玻璃基板的价值,得先认识AI 晶片封装的特殊需求。所谓2.5D 封装,是将GPU 与HBM 记忆体等多颗晶片并排放置于一片「中介层」上,透过中介层内部密集的微细线路,将各晶片高速连接。

而台积电的CoWoS 正是目前最主流的2.5D 封装方案。

之所以需要这种技术,是因为传统PCB 电路板线宽过粗,讯号传输距离与速度皆受限。一颗GPU 往往需同时连接四到八颗HBM,频宽需求高达每秒数TB,唯有矽中介层的超细线路才能负荷如此庞大的传输量。

值得一提的是,CoWoS 的诞生本身就是一次「救火」之举。 2008 年晶片尺寸放大后,基板与晶片之间的热应力不匹配问题浮现,台积电遂以矽片制作中介层强行转接,由此开创了2.5D 封装时代。

但如今,这层曾经救急的矽材料,本身却开始拖累整体封装效能。

CoWoS 的三大结构性难题

业界人士指出,矽中介层目前面临三大结构性难题。

其一是成本高昂。 12 吋矽中介层单片成本逾百美元,占整体封装成本一半以上;若加上微凸块、底部填充、封装基板等项目,整套CoWoS 封装成本可占晶片总成本的二到三成。
对单价动辄数万美元的辉达( NVDA-US ) H100 等高阶晶片而言,这样的成本尚可承受,但若套用于中低阶晶片,经济性便难以成立,且晶片尺寸与走线数量持续增加,矽中介层成本只会节节攀升。
其二是尺寸做不大。 台积电最先进的CoWoS-L 方案最大可做到5.5 倍光罩尺寸,面积上限约4719 平方毫米。
然而以辉达B200 为例,其封装面积已达单片矽中介层承载极限的三到四倍,下一代Rubin GPU 的晶片尺寸更为庞大,目前仅能透过局部矽桥搭配有机基板的「补丁」方式应急,显示矽中介层的尺寸瓶颈已难以回避。

其三是翘曲问题。 矽中介层的热膨胀系数与矽晶片相当接近(约2.6 至3 ppm/°C),但其下方的有机封装基板热膨胀系数却明显偏高(约13 至20 ppm/°C)。

两种材料受热膨胀程度差异悬殊,如同金属与塑胶粘合受热后产生的应力差,会使整体结构弯曲变形。

晶片尺寸愈大,翘曲愈严重,良率也随之下滑。 CoWoS-L 采用的局部矽桥方案能缓解部分翘曲,但终究只是治标而非治本。

玻璃基板凭何突围

面对三大难题,玻璃基板被视为较具优势的替代材料,主要展现在三个层面。

第一,玻璃的热膨胀系数可调整,翘曲问题大幅缓解。透过精确控制,低膨胀系数玻璃可调整至3 至5 ppm/°C,与矽几乎一致,搭配晶片使用时几乎不产生热应力,大尺寸封装下可将翘曲降低八成以上,有助延长焊点与封装结构的使用寿命及稳定性。

第二,玻璃基板尺寸不受限制。采用面板级工艺,玻璃基板可做到500×500mm 以上的规格。

英特尔( INTC-US ) 在NEPCON Japan 展示的玻璃基板方案,封装面积已达78mm×77mm (约6006 平方毫米),超越矽中介层的最大可行面积,搭配多层线路重布层与堆叠结构,承载能力可望进一步翻倍,这对辉达Rubin 等级的大尺寸晶片而言至关重要。

第三,玻璃基板可实现更细线宽,容纳更高密度的线路。其线宽线距可做到2 至5 微米,相较有机基板普遍在10 微米以上的规格,互连密度明显提升。

此外,玻璃属绝缘材料,讯号损耗远低于有机基板,有助支援1.6T、3.2T 等超高速互连需求。

替代、互补,还是共存?

对于玻璃基板是否将全面取代矽中介层,业界普遍认为答案更接近「分工互补」,在矽中介层力有未逮的领域,玻璃基板将扮演更具优势的替代角色。

短期而言,以台积电CoWoS 为代表的矽中介层技术成熟、互连密度高、已大规模量产,仍将是2.5D 封装的主力方案。

与此同时,以英特尔、台积电CoPoS 以及三星为代表的玻璃中介层则凭借成本较低、尺寸不受限、无翘曲与低讯号损耗等特性,预期2026 年小批量出货,2028 年起加速渗透,逐步接棒矽中介层在2.5D 封装中的角色。

传统有机基板成本低、供应链成熟,但高阶市场版图预期将逐步被玻璃基板取代,退守中低阶应用。

此外,结合玻璃大尺寸优势与矽桥高密度互连特性的混合方案,也被视为英特尔等厂商的旗舰级选择。

多家券商机构将2026 年视为半导体玻璃基板商业化验证的元年,但真正大规模渗透的时间节点,预期要到2028 年前后才会到来。

根据中信证券测算,若2030 年渗透率达30%,全球玻璃基载板潜在市场空间将突破600 亿元人民币;兴业证券则估计,2026 年全球玻璃基板市场规模约186 亿美元,2026 至2030 年复合成长率达14.5%,远高于有机基板约6% 的成长速度。

不过,业界也提醒商业化进程仍须谨慎看待。目前市场主流时间表为2026 年建立mini line、2027 年小量试产、2028 至2029 年才迈向量产。

核心瓶颈在于TGV 玻璃通孔工艺的良率,在超高密度场景下目前仍不足40%;台积电的CoPoS 技术也要等到2028 年才会量产,显示这条技术路线并无捷径可走。

各方布局:英特尔领跑,台积电急追

玻璃基板产业化的拐点已在2026 年浮现,各大厂商动作频仍。

其中,英特尔起步最早。 2026 年1 月CES 展会上,英特尔发表搭载玻璃芯基板的商用CPU:Xeon 6+ Clearwater Forest 处理器,产业链讯息显示该产品已进入出货阶段,是目前进度最快的厂商。

台积电则是急起直追。 2026 年6 月,台积电明确表态,其CoPoS 玻璃基板封装技术试产线已于2 月交付设备、6 月完成建设,计画于2028 至2029 年大幅提升产量,目标直指取代既有CoWoS 地位,抢占下一代先进封装的主导权。

三星则低调布局。 三星电机与日本住友化学合资成立公司,共同开发玻璃芯材料,同时积极测试将玻璃基板应用于下一代HBM4 记忆体封装,一旦技术成熟,AI 晶片的记忆体频宽可望再上一个台阶。

三星计画于2026 年下半年建立量产试产线,2027 年后启动批量生产。

中国厂商仍有落差。 京东方A( 000725-CN ) 与美国康宁( GLW-US ) 签署三年合作备忘录,沃格光电( 603773-CN ) 则持续推进送样验证,但整体进度仍处于送样验证到小批量之间的阶段,距离英特尔的量产出货状态仍有一段距离。

业界分析指出,玻璃基板的竞争门槛主要集中在材料与设备端,能否掌握玻璃通孔(TGV) 设备与低热膨胀系数玻璃配方,将决定上游话语权,而陆厂目前卡关于送样验证阶段,后续进展值得持续关注。

分析称,CoWoS 技术本身并非不堪用,而是矽中介层在成本、尺寸与翘曲上的三重压力,随着AI 晶片运算规模持续放大而愈发沉重。 2.5D 封装仍离不开中介层,但玻璃材料正逐步接过矽的接力棒。

从玻璃通孔设备、电镀添加剂,到玻璃基板制造与先进封装服务,整条供应链上的相关环节,都可能成为这波材料升级浪潮中的潜在受惠者。技术路线的转移往往非一蹴而就,但材料基础一旦生变,整个产业链格局也将随之重塑。
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