玻璃基板，半导体封装的“下一块拼图”？

在后摩尔时代，单纯依靠晶体管微缩已经难以延续算力的指数级增长。先进封装、芯粒（Chiplet）、玻璃基板、玻璃通孔（TGV）、光电合封（CPO）等异构集成技术，正成为全球半导体产业竞相押注的新赛道。近日，由未来半导体主办的半导体封装测试暨玻璃基板生态展（CSPT×iTGV 2026） 在无锡国际会议中心落下帷幕。这场汇聚了产业链龙头、院士专家与投资机构的行业盛会，释放出一个明确信号：玻璃基板，正在从“备选技术”走向“战略必争之地”。

作为国内最早一批从事玻璃通孔技术研发的领军人物，厦门云天半导体科技有限公司总经理兼董事长于大全博士在展会期间发表了题为《2.5D玻璃转接板工艺技术与产业应用》的主题演讲。他从技术优势、工艺瓶颈、产业化挑战到市场前景，系统梳理了玻璃基板的真实处境。本文基于于大全的发言以及和与非网记者在内的行业媒体的现场交流，尝试还原玻璃基板在半导体产业中日益凸显的价值，以及它仍需跨越的几道坎。

为何是玻璃？——先进封装对中介层的苛刻要求

“最早做TGV，是想替代硅通孔（TSV）。”于大全在演讲开篇提到。然而随着AI加速芯片、高性能计算对芯片间互联密度的要求不断攀升，传统的有机基板已难以满足10μm以下线宽、低损耗、高平整度的需求。硅中介层虽然性能优越，但12英寸硅转接板成本高昂，且存在高频损耗问题。

正是在这样的背景下，玻璃材料重新进入产业视野。玻璃相比硅和有机材料的几大优势表现为：
- 工艺简化：玻璃本身是绝缘体，无需像硅那样在通孔侧壁沉积绝缘层，可省去PECVD等复杂步骤；
- 可做大面积方板：玻璃能够轻松扩展到510mm×515mm甚至更大尺寸，而12英寸硅片面积仅约7.29平方英寸；
- 优异的电学性能：玻璃的介电损耗远低于硅，在高频、射频场景下表现突出；
- 光电集成潜力：玻璃对光透明，便于与光波导结合，是光电合封（CPO）的理想基材。

“玻璃有很好的电学、化学性能，工艺简化，成本也有优势。”于大全指出，从材料属性看，玻璃几乎是为下一代中介层和基板“量身定制”的。正因如此，英特尔、三星、康宁等国际巨头近年来纷纷加码玻璃基板研发，英特尔更是在2023年发布了基于玻璃基板的处理器封装路线图。
但为什么到今天，玻璃转接板还没有真正实现大规模量产？ 于大全坦言：“仍然有很多技术和产业问题待解决。”

技术优势的另一面：玻璃基板必须翻越的四座大山

1. 通孔加工：激光诱导很“快”，但电镀很“慢”
玻璃通孔（TGV）的加工方法经历了从机械钻孔、化学刻蚀到激光诱导的演进。于大全回顾，2012年德国LPKF公司就已展示激光诱导技术，但当时设备极其昂贵（超1000万元）。直到2018年，国内企业开始自主研发，才真正实现产业化。

如今，激光诱导+湿法刻蚀已成为主流方案。激光在玻璃内部形成纳米级改性区域，随后用酸碱刻蚀出通孔。一秒钟可处理3000个孔，刻蚀深宽比可达89:1。“现在的孔已经令人叹为观止。”于大全说。

然而，打孔只是第一步。真正的瓶颈在于电镀填充。玻璃通孔往往呈锥形或腰鼓状，深宽比高，电镀时容易出现尖端效应、填充不完整等问题。“做500微米深度的电镀需要6个小时。”于大全表示，相比TSV，TGV的电镀时间更长、对电镀液和设备要求更高。这也直接推高了玻璃转接板的制造成本。

2. 散热：玻璃的“天生短板”
硅的导热系数约为180 W/m·K，而玻璃通常只有1~2 W/m·K，差距两个数量级。于大全承认：“散热是一个大问题。”但他同时指出，玻璃的绝热性能在某些场景下反而是优点——它不会像硅那样产生剧烈的局部冷热变化。

解决之道在于设计导热孔、嵌入高导热材料（如金刚石、碳化硅），或通过背面散热路径优化。云天半导体的仿真与实测结果显示，误差可控制在5%以内。“只要方法得当，玻璃的散热问题是可以工程化解决的。”于大全表示。

3. 热机械可靠性：铜与玻璃“脾气不合”
铜的热膨胀系数（CTE）约为18 ppm/K，而玻璃仅为2~3 ppm/K，石英甚至只有0.5 ppm/K。这种巨大的不匹配，导致在温度循环过程中，铜与玻璃界面产生极大的热应力，引发裂纹、分层甚至断裂。

于大全团队对裂纹模式进行了系统研究：升温阶段易产生镜像裂纹（垂直于应力方向），降温阶段则易产生周向裂纹（沿孔壁扩展）。当TGV孔径大于30μm时，风险显著上升。

他提出的缓解策略包括：不完全填充铜（保留部分空心结构以吸收应力）、优化升温/降温速率、选择CTE稍高的玻璃牌号等。“如果孔径能做到10μm以下，应力问题几乎可以忽略。”他说，但目前TGV的大孔径（多≥30μm）仍是主要痛点。

4. 设备与材料：供应链尚未“拉通”
“过去几年，国内做TGV设备的基本是小众初创公司，没有巨头进入。”于大全指出，PVD设备、电镀机、湿法刻蚀设备等关键环节，要么成本高昂，要么性能达不到封装级要求。一台面板级PVD设备动辄上亿元，电镀机同样不便宜。

好消息是，华创、盛美等头部设备企业已开始进入这一领域。“再过半年就会变化。”于大全说。但材料端同样存在短板：满足低介电损耗、高机械强度、大尺寸均匀性的封装级玻璃基板，国内能够稳定量产的企业仍然稀少。“国产玻璃用起来，还要花点时间和精力。”

从实验室到产线：云天半导体的探索与验证

尽管困难重重，于大全领导的云天半导体并未止步于研发。他在演讲中分享了几个已经进入或接近量产的实例。

案例一：射频转接板
通过将电感、电容等无源器件集成到玻璃转接板中，云天半导体把原本需要十几颗分立器件的射频模组，压缩为4颗器件，密度提升5倍，厚度减少30%。该产品自2025年7月开始供货，2025年底已应用于某品牌手机中——每部手机使用13颗，替代了传统陶瓷器件。

案例二：CPU类玻璃转接板
于大全透露，公司正在开发用于算力芯片的玻璃中介层，尺寸约3×3cm，内部集成多层布线及腔体结构，已完成样品验证。“如果客户需求明确，2028年有望实现量产。”

案例三：光电合封（CPO）方向
玻璃的透明特性使其成为光波导集成的理想平台。于大全认为，未来玻璃基板不仅可以承载芯片，还可以集成光互连，构建真正的光电融合系统。“除了散热，玻璃什么都好。”

产业瓶颈：良率、成本与生态协同

在交流环节，于大全被多次问及“玻璃基板产业化到底卡在哪里”。他归纳了三个核心层面：

1. 良率：远未达到量产标准
“有人说有头部企业良率到了90%，我说不可能。”于大全直言，单孔良率或许能达到90%，但整板（包含成千上万个通孔、多层布线）的综合良率远低于此。裂纹、填充缺陷、界面分层等随机失效模式，仍是良率爬坡的主要障碍。

2. 成本：目前不比硅便宜
尽管玻璃材料本身便宜（1米×1米的显示用玻璃仅几十元），但加工成本高昂。“PVD、电镀、检测，每一步都贵。”于大全表示，只有在设备成熟、工艺标准化、规模效应显现之后，玻璃基板的成本优势才能兑现。

3. 生态：需要“大客户+大设备商”共同推动
于大全反复强调，玻璃基板不是单一企业能独立完成的，它需要材料商、设备商、代工厂、设计公司、终端客户的协同迭代。“过去两年，很多企业找我做玻璃基板，但大部分是科研院所，产品定义不清晰。”他观察到，最近一年，头部算力芯片公司和手机厂商开始真正介入，需求突然加速。

“英伟达投资康宁，是一个大信号。”于大全称，这标志着玻璃基板在中介层和基板领域的应用即将进入快车道。

未来展望：玻璃不是终点，但眼下是最好的选项

当被问及“玻璃是不是最终方案”时，于大全的回答既务实又开放。

“不一定。”他说，未来也许会出现陶瓷、陶瓷玻璃复合材料，甚至AI设计的新型材料。“但就目前而言，玻璃是最现实、最有可能率先产业化的方案。”

对于玻璃基板的市场空间，于大全给出了一个乐观的预期：全球基板市场目前约200亿美元，如果高端玻璃基板渗透率提升，整体市场有望达到500亿美元级别。而这还不包括光电合封、射频模组、功率器件等新兴应用。

“2028年，乐观的话可以看到玻璃基板的大规模量产。”他说，“国内在激光设备、湿法刻蚀等方面已经不比国外差，只要把电镀、材料、良率这几点攻克，我们完全有机会跑在前面。”

结语：玻璃基板的“中国时刻”还有多远？

从材料优势到工艺难题，从实验室样品到产线良率，玻璃基板正站在产业化前夜。于大全教授的演讲没有回避困难，也没有过度渲染乐观，而是用大量实验数据和企业实践，勾勒出一条真实而艰辛的突破路径。

在后摩尔时代，先进封装已成为半导体性能竞争的主战场，而玻璃基板无疑是这场战役中最具想象力的“新兵”。它能否真正接棒硅基和有机基板，取决于整个产业链未来三到五年的集体努力。

正如于大全在演讲结尾所说：“玻璃基板是必然选择。问题是，我们能不能跑得更快一点。”