文 | 產(chǎn)業(yè)觀察室，作者 | 方建華, 國科新能創(chuàng)投創(chuàng)始合伙人

在摩爾定律逼近物理極限的“后摩爾時代”，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的演進(jìn)邏輯正發(fā)生深刻嬗變。過去我們依賴的二維平面微縮紅利漸趨枯竭，三維集成（3D Integration）由此成為延續(xù)摩爾定律、突破算力桎梏的必由之路。

然而，2.5D/3D封裝與異構(gòu)集成的縱深發(fā)展，對垂直互連密度與基板物理性能提出了極為苛刻的要求。硅基板在高頻損耗、制造成本與工藝復(fù)雜度上的先天不足持續(xù)放大，而玻璃基板憑借低介電損耗、高尺寸穩(wěn)定性等獨特優(yōu)勢，正推動半導(dǎo)體封裝由“硅基時代”向“玻璃基時代”悄然跨越。

在此進(jìn)程中，玻璃通孔（Through-Glass Via,TGV）技術(shù)作為連接宏觀材料與微觀電路的關(guān)鍵樞紐，不僅是先進(jìn)封裝的一項核心支撐技術(shù)，更已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)價值重構(gòu)的戰(zhàn)略制高點之一。

TGV基板產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D（圖片來源：環(huán)洋市場咨詢）

技術(shù)迭代的必然邏輯

回顧半導(dǎo)體封裝技術(shù)的百年演進(jìn)，其核心訴求始終未脫離“更高集成度、更低損耗、更低成本”這三個維度。

硅通孔（TSV）技術(shù)雖曾占據(jù)主導(dǎo)，但其物理本質(zhì)上的半導(dǎo)體屬性，使其在高頻信號傳輸中難以規(guī)避串?dāng)_與損耗的物理瓶頸。加之氧化絕緣層沉積、薄晶圓拿持等繁復(fù)工藝，導(dǎo)致硅基轉(zhuǎn)接板的制造成本居高不下。數(shù)據(jù)表明，其成本約為玻璃轉(zhuǎn)接板的八倍。更為關(guān)鍵的是，硅的介電常數(shù)約為玻璃的三倍，損耗因子更是高出數(shù)個數(shù)量級。在5G/6G通信與AI算力爆發(fā)的當(dāng)下，這種材料層面的“物理赤字”，已嚴(yán)重制約了高端芯片的性能釋放。

TGV技術(shù)的崛起，正是基于對上述物理極限的深刻洞察與突破。以高品質(zhì)硼硅玻璃或石英為基材，通過激光誘導(dǎo)、濕法蝕刻與電鍍填充等工藝，TGV實現(xiàn)了微米級的垂直互連。

其優(yōu)勢不僅在于優(yōu)良的高頻電學(xué)特性，更在于大尺寸超薄襯底的易獲取性與工藝的簡化性。無需復(fù)雜的絕緣層沉積，且在超薄狀態(tài)下仍能保持極低的翹曲度，使得TGV成為射頻芯片、高端MEMS及高密度系統(tǒng)集成的理想載體。這不僅是工藝的革新，更是材料科學(xué)賦能信息產(chǎn)業(yè)的一次范式轉(zhuǎn)移。

全球競合與中國的方位

全球產(chǎn)業(yè)巨頭對TGV的戰(zhàn)略價值早有卡位。美國康寧、日本旭硝子等國際玻璃巨頭，憑借在超大尺寸、超薄柔性玻璃領(lǐng)域的深厚積淀，構(gòu)筑了堅實的材料壁壘。在工藝端，歐美日企業(yè)依托先發(fā)優(yōu)勢，在高深寬比成孔與低溫鍵合等核心環(huán)節(jié)形成了技術(shù)壟斷，全球60%以上的核心專利皆出于此。

然而，全球產(chǎn)業(yè)鏈的韌性正面臨重構(gòu)，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的突圍，亟需尋找一個能夠?qū)崿F(xiàn)“換道超車”的技術(shù)奇點，TGV或許正是一種歷史契機。國家“十四五”規(guī)劃及新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃中，對三維集成技術(shù)的戰(zhàn)略定調(diào)，為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的崛起提供了頂層設(shè)計的支撐。

談及此處，安徽華創(chuàng)鴻度的探索頗具樣本意義。作為國內(nèi)TGV技術(shù)研發(fā)的先行者之一，華創(chuàng)鴻度并未盲目跟從，而是立足安徽省半導(dǎo)體材料與裝備的產(chǎn)業(yè)土壤，聚焦激光誘導(dǎo)刻蝕這一關(guān)鍵路徑。其在深寬比20:1通孔量產(chǎn)上的突破，標(biāo)志著中國企業(yè)已具備挑戰(zhàn)國際先進(jìn)水平的硬核實力。

這種以激光誘導(dǎo)變性、氫氟酸刻蝕為核心的工藝路線，巧妙平衡了高深寬比、側(cè)壁質(zhì)量與制造成本，為國內(nèi)TGV的產(chǎn)業(yè)化探索出了一條可行之路。

但必須清醒地看到，華創(chuàng)鴻度的突破并非孤峰獨秀，而是中國TGV產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同演進(jìn)的縮影。從專用玻璃基材的研發(fā)，到飛秒激光設(shè)備、電鍍填充設(shè)備的國產(chǎn)化替代，再到下游AI芯片與射頻器件的驗證應(yīng)用，一條“材料-設(shè)備-工藝-應(yīng)用”的完整生態(tài)鏈正在形成。

這種全鏈條的協(xié)同創(chuàng)新，是中國制造業(yè)體系優(yōu)勢的集中體現(xiàn)。

廣闊的應(yīng)用圖景與隱憂

從產(chǎn)業(yè)前景看，TGV技術(shù)的應(yīng)用場景正隨算力革命持續(xù)擴(kuò)容。在AI算力領(lǐng)域，面對E級算與萬億參數(shù)大模型訓(xùn)練芯片對散熱與信號完整性的極致要求，TGV玻璃基板提供了“低損耗、高穩(wěn)定、強散熱”的物理底座，已成為NVIDIA、AMD等頭部企業(yè)高端AI加速器的核心適配方案；在通信領(lǐng)域，其低介電損耗特性適配6G射頻天線需求，在光電共封裝（CPO）領(lǐng)域的應(yīng)用探索已取得階段性進(jìn)展；在存儲領(lǐng)域，玻璃基板正被測試應(yīng)用于下一代HBM4內(nèi)存封裝，以優(yōu)化散熱與互連性能。

市場規(guī)模預(yù)測印證了產(chǎn)業(yè)潛力。MarketsandMarkets數(shù)據(jù)顯示，全球半導(dǎo)體玻璃基板市場規(guī)模將從2023年的71億美元增長至2028年的84億美元，其中存儲與邏輯芯片封裝細(xì)分領(lǐng)域復(fù)合年增長率高達(dá)33%。

但樂觀預(yù)期背后，我們?nèi)孕枵暭夹g(shù)與產(chǎn)業(yè)化瓶頸。玻璃材質(zhì)“硬且脆”的物理特性，導(dǎo)致高深寬比通孔批量制造良率控制難度極大；低溫鍵合、玻璃-金屬共晶鍵合等前沿技術(shù)尚未成熟，熱膨脹系數(shù)匹配問題仍需攻克；玻璃低熱導(dǎo)率帶來的散熱挑戰(zhàn)，以及透明材質(zhì)專用測試技術(shù)的缺失，均是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵障礙。

此外，長期可靠性數(shù)據(jù)積累（包括機械強度、耐熱循環(huán)性與吸濕性等）需要時間驗證，前期設(shè)備投入高、量產(chǎn)規(guī)模不足也導(dǎo)致單位成本居高不下，這些因素共同構(gòu)成了TGV技術(shù)商業(yè)化的“死亡谷”。

TGV技術(shù)的崛起，不僅是半導(dǎo)體封裝工藝的一次技術(shù)迭代，也是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、擺脫路徑依賴的戰(zhàn)略抓手之一。未來五至十年，隨著產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的深化與工藝瓶頸的逐一突破，TGV有望推動三維集成邁入全新階段。

著眼當(dāng)下，我們既要為中國企業(yè)在TGV領(lǐng)域取得的突破感到振奮，也深知技術(shù)趕超之艱難。這是一場持久戰(zhàn)，唯有堅持自主創(chuàng)新、沉下心來做實業(yè)、扎扎實實地補齊基礎(chǔ)短板，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)方能在這場關(guān)乎未來的技術(shù)革命中，完成從“跟跑”到“并跑”乃至“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。