在人工智慧 （AI） 與高效能運算 （HPC） 需求飆升的時代，半導體產業正經歷一場前所未有的技術革新。其中，玻璃材料的地位正在從過往的消費性耗材，躍升為先進封裝技術的核心要角，有望成為晶片連結、訊號傳輸乃至光子引導的關鍵基礎。國際研究機構 IDTechEx 發布的市場報告 《半導體中的玻璃 2026-2036：應用、新興技術與市場洞察》 便深入探討了這一趨勢，預測了玻璃在半導體領域的廣闊前景。
AI 與 HPC 驅動玻璃轉型
玻璃之所以能迎接這場角色轉變，其背後的主要催化劑是 AI 與 HPC 裝置日益嚴峻的頻寬與功率密度需求。現代的訓練加速器需要數千個高速 I/O 凸塊，以及一個能以最小雜訊處理數百安培電流的供電網路。過去二十年來的主力材料是有機基層板，但在面對這些持續增長的需求時，難以維持所需的平坦度與導通孔密度。而矽中介層雖然能提供更精細的佈線，但其高昂的價格和有限的面板尺寸，使其應用範圍受到限制。
所以，在有機基層板和矽中介層的兩極之間，玻璃巧妙地找到了其定位。玻璃的熱膨脹係數 （CTE） 損耗角正切比矽低一個數量級，顯示其在高速訊號傳輸方面的卓越性能。更令人振奮的是，來自過去 LCD 產業的大面板製程潛力，代表著單片玻璃基板可以達到半公尺平方，隨著良率的提升，其成本有望趨近高階有機材料。
隨著 AI 與 HPC 需求的激增，封裝堆疊中的每一層都必須承載更高的電流、更多的 I/O 以及更快的訊號速度。這使得傳統的有機基層板甚至第一代矽中介層都難以應對。正是在這些壓力之下，玻璃核心基板與大面板玻璃中介層從過去的小眾探索，迅速走向商業化。
高頻通訊與光子整合的雙引擎拓展市場
除了滿足運算封裝需求外，玻璃低介電損耗與光學透明度的特性，高頻與光子整合為其提供了第二個成長引擎。因為在 Ka 頻段及以上，通過玻璃微帶線的插入損耗大約只有等效有機線路的一半。這使其成為 5G/6G 通訊等高頻應用的理想選擇。
矽光子整合則為玻璃市場帶來了額外的動力。共封裝光學 （Co-packaged optics, CPO） 目的在將光纖連接從交換機的前面板移至距離交換機 ASIC 僅數毫米的基板上。工程玻璃不僅可以承載電氣再分佈層，還能容納低損耗光波導，從而簡化對準過程並省去昂貴的矽光子中介層。由於用於射頻的穿透玻璃導孔 （Through-glass via, TGV） 技術，同樣可以創建垂直光學導孔，單一玻璃核心就能同時支援轉阻放大器、雷射驅動器和光波導本身。這種電子與光子路由的融合，恰好發揮了玻璃的強項，將其潛在市場推向傳統電子封裝之外的更廣闊領域。
目前，業界領先的裝置製造商和材料供應商已公開投入這項技術的研發。例如，英特爾 （Intel） 在其亞利桑那州的探索性生產線上展示了玻璃基測試載具。三星電子 （Samsung Electronics） 也正在探索玻璃核心基板作為其 I-Cube 和 H-Cube 封裝的潛在選項。晶圓代工龍頭台積電董事長魏哲家過去也證實，正在研發玻璃基板技術，力拚 2027 年進入量產，FOPLP （扇出型面板級封裝） 加上 TGV 鑽孔將為其中技術關鍵。至於，韓國基板大廠 SKC 已安裝了一條用於 500 毫米玻璃面板的鑽孔與填充試驗線。而玻璃材料大廠艾杰旭 (AGC) 則供應低熱膨脹係數的硼矽酸鹽玻璃板供早期評估。
而在台系廠商方面，除了傳傳統 PCB 廠，包括欣興、健鼎、南電等廠商因為新商機的出現而能夠受惠之外，設備廠鈦昇專注於 FOPLP 製程，提供雷射打印、切割、電漿清洗、雷射解膠、ABF 鑽孔等全製程設備，支援 300×300mm 至 700×700mm 大尺寸面板。設備採用模組化設計與高精度控制，不僅大幅提升產能，更能穩定處理高達 16mm 翹曲的基板。目前已證實出貨台灣面板大廠群創、意法半導體扇出型面板級封裝 （FOPLP） 設備。另外，還傳出接獲英特爾先進封裝新產線設備訂單，規畫第四季開始出貨的消息。同時，也有與博通 （Broadcom） 接觸的消息，洽談先進封裝設備訂單，可望推升營運。
供應鏈生態系統決定玻璃成功關鍵
整體來說，未來玻璃從試產線走向大規模量產的關鍵，並不在於原材料的可得性，更重要的在於新興的雷射鑽孔、銅填充、面板處理和設計自動化等生態系統的建立。還有良率學習曲線、導孔填充可靠性、面板翹曲以及設計工具的成熟度，都將決定玻璃能否達到系統整合商設定的成本目標。而同樣重要的是玻璃與矽以及改良型有機材料之間的競爭動態，原因是晶圓代工廠正在推動混合晶圓級再分佈技術，這縮小了玻璃在特徵尺寸上的優勢。同時，層壓板供應商也在開發下一代 ABF 核心，這些核心具有更低的粗糙度和更好的熱膨脹係數匹配性。
總體來說，在 AI 與 HPC 技術的推動下，玻璃材料正從幕後走向半導體封裝的最前端，憑藉其獨特的物理化學特性，有望在下一代高效能晶片封裝、高頻通訊以及光子整合等領域發揮不可替代的作用。儘管產業仍面臨供應鏈建立和技術成熟度的挑戰，但其發展潛力已獲得業界的廣泛認可。
(首圖來源：英特爾)
科技新報粉絲團
加入好友
訂閱免費電子報
