包括三星、SK和LG在内的多家韩国本土大型电子公司的子公司正竞相进军下一代半导体玻璃基板市场。然而,基层官员在玻璃基板的商业化进程中面临着相当大的阻力,他们指出技术难题以及终端客户和市场潜力的不确定性是主要挑战。
据业内人士18日透露,海内外主要半导体和基板企业对玻璃芯基板的商业化战略存在不同看法。
玻璃基板是一种用玻璃替代传统半导体封装材料PCB(印刷电路板)的技术,旨在提高电源效率和耐热性。与传统基板相比,玻璃基板在减少翘曲(弯曲)方面具有显著优势,预计未来人工智能半导体对玻璃基板的需求将会增加。这是因为人工智能半导体为了最大限度地提高性能,芯片尺寸不断增大,这也增加了其对翘曲的敏感性。
从这个角度来看,韩国主要企业正积极推进玻璃基板的商业化,旨在扩大玻璃基板市场。三星集团旗下的三星电机、SK集团旗下的Absolix以及LG集团旗下的LG Innotek都在玻璃基板业务领域处于领先地位。
人工智能需要高性能基板,三星、SK和LG之间为实现玻璃基板的商业化而展开的竞争日趋激烈。
三星电机在其世宗工厂建立了一条玻璃基板试生产线,并于今年开始投产。本月,该公司计划向全球科技巨头B公司交付首批样品。
此外,5日,该公司与日本住友化学集团签署了一份谅解备忘录,探讨成立一家与玻璃基板材料制造相关的合资企业。当时,三星电机总裁张德铉表示:“玻璃芯材是改变未来基板市场格局的关键材料”,并补充道:“我们将巩固技术领先地位,引领先进封装基板生态系统的构建。”
SKC旗下子公司Absolix于2022年在美国佐治亚州破土动工兴建一座玻璃基板工厂,并自去年以来一直向潜在客户提供样品。该工厂将分两期建设,一期工厂年产能为12,000平方米,目前正在建设中;二期工厂年产能为72,000平方米,也正在建设中。
SKC 在今年第三季度财报电话会议上宣布:“我们在本季度于佐治亚州工厂生产了第一批批量生产的玻璃基板样品,并已开始客户认证流程。”他还补充道:“我们收到了非常积极的反馈,我们正在努力实现明年商业化所需的质量测试目标。”
LG Innotek 也正在其龟尾工厂建设一条玻璃基板试生产线。目标是在今年年底前生产出原型产品,并在 2027 年或 2028 年开始量产。
这些公司在其管理层的带领下,都在积极推广玻璃基板,将其作为新的增长引擎。然而,一线团队仍然对玻璃基板的商业化深感担忧。技术挑战和市场不确定性被认为是主要原因。
玻璃的加工难度远高于传统基材。在切割(单晶化)玻璃基板或在玻璃容器(TGV)上钻孔和电镀过程中产生的微裂纹很容易导致基板整体开裂。因此,玻璃基板设备制造商正致力于开发高纵横比TGV的成型技术。
此外,由于玻璃基板极其平整光滑,难以与基板上的铜材料牢固粘合。两种材料热膨胀系数的差异也可能导致芯片在高温环境下失效。
半导体行业封装部门的一位高管表示:“玻璃基板的可靠性和兼容性问题尚未解决,封装行业未必只以玻璃基板作为唯一的解决方案来开发技术。”他补充道:“我担心,与工作组评估的水平相比,现在未经验证的投资太多了。”
此外,还有人指出玻璃基板缺乏明确的需求来源。虽然众所周知,全球主要科技公司都在进行玻璃基板的样品测试,但目前还没有任何一家公司宣布正式商业化,这项技术仍处于评估阶段。
另一位半导体封装行业的资深人士解释说:“我们最近讨论过的大型科技公司倾向于将玻璃基板视为一种技术探索,而不是大规模生产。” 他补充道:“虽然像博通和Marvell这样的公司会索取玻璃基板样品,但它们并非最终客户,而是设计公司(代表客户设计和制造芯片的公司),它们寻求拓展自身的技术应用范围。”
事实上,人工智能半导体市场的关键参与者对玻璃基板的态度并不热衷。日本的IBIDEN就是一个典型的例子。IBIDEN目前供应英伟达高性能人工智能加速器所用半导体基板的约90%。因此,它必然会对英伟达的技术变革非常敏感。
尽管如此,Ibiden 尚未公布其玻璃基板的具体商业化路线图。据悉,他们目前仅处于早期样品阶段的研发工作。一位代表表示:“人工智能市场的领导者 NVIDIA 对玻璃基板并不十分关注。如果他们积极推进玻璃基板的商业化,也会向 Ibiden 施压,促使其进行相关研发。”
相反,英伟达正在准备“CoPoS(芯片在面板上基板上)”技术,该技术在现有的 2.5D 封装中使用玻璃中介层。
2.5D封装技术通过在半导体和基板之间插入一层薄膜状中介层来提升芯片性能。虽然之前使用的是有机材料,但台积电计划用玻璃面板取代有机材料,以实现大规模封装。该技术的目标量产日期是2028年。
对于玻璃基板的市场潜力,各方观点不一。一些人预测,随着人工智能半导体行业的蓬勃发展,玻璃基板市场将迎来爆发式增长;而另一些人则认为,实际需求仅限于超高性能应用,这意味着市场规模本身将比较小。
一位基板行业的官员表示:“半导体封装市场规模本身估计在 10 万亿至 20 万亿韩元左右,如果玻璃基板占其中的 10%,那么韩国本土主要公司将争夺价值 1 万亿韩元的市场。”他补充说:“韩国这个产业正呈现出特别过热的迹象。”
半导体市场研究公司Yole Group预测,玻璃基板最初只会用于高性能产品,而不会取代整个基板市场。Yole预测,到2028年,高性能集成电路(IC)基板市场规模将达到约40万亿韩元,其中玻璃基板将占580亿韩元,即0.14%。
这被解读为一种观点,即虽然玻璃基板市场具有增长潜力,但在短期内很难实现快速增长。
一家玻璃基板设备公司的代表表示:“人们对玻璃基板自然会抱有怀疑态度,但我们不能排除随着技术发展和市场状况的变化,玻璃基板会迅速普及的可能性。” 他补充道:“新技术的验证是绝对必要的,我们目前认为玻璃基板成功的可能性大约为50%。”