（來源：麻省理工科技評論）

人造玻璃的歷史已有數(shù)千年，但它即將走進(jìn) AI 芯片領(lǐng)域，被用于全球最新、最大的數(shù)據(jù)中心。

今年，一家名為 Absolics 的韓國公司計(jì)劃啟動特殊玻璃面板的商業(yè)化生產(chǎn)，這種面板旨在讓下一代計(jì)算硬件更強(qiáng)大、更節(jié)能。包括 Intel 在內(nèi)的其他公司也在積極推進(jìn)這一領(lǐng)域。如果一切順利，這種玻璃技術(shù)可以降低 AI 數(shù)據(jù)中心所用高性能計(jì)算芯片的能耗需求，并且隨著生產(chǎn)成本的下降，最終也有望惠及消費(fèi)級筆記本電腦和移動設(shè)備

這種技術(shù)的核心思路是將玻璃用作基板——也就是連接多個硅芯片的那一層材料。這種“封裝”方式在計(jì)算硬件制造中越來越流行，它允許工程師將針對特定功能設(shè)計(jì)的專用芯片組合成一個整體系統(tǒng)。但這種方式也面臨挑戰(zhàn)：高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的芯片會產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致基板發(fā)生物理翹曲。翹曲會造成元件錯位，還可能降低芯片散熱效率，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)p壞或提前失效。

“隨著 AI 工作負(fù)載激增和封裝尺寸擴(kuò)大，行業(yè)正在面對非?，F(xiàn)實(shí)的機(jī)械限制，這些限制影響著高性能計(jì)算的發(fā)展方向，”芯片設(shè)計(jì)公司 AMD 的高級研究員迪帕克·庫爾卡尼（Deepak Kulkarni）表示，“其中最根本的問題之一就是翹曲。”

玻璃正是在這一環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。與現(xiàn)有基板相比，玻璃能更好地承受額外的熱量，還能幫助工程師繼續(xù)縮小芯片封裝尺寸，從而使芯片更快、更節(jié)能。庫爾卡尼表示，玻璃“讓封裝面積的持續(xù)擴(kuò)展成為可能，而不會撞上機(jī)械極限的天花板”。

這一轉(zhuǎn)變正在加速推進(jìn)。Absolics 已在美國建成一座專門生產(chǎn)先進(jìn)芯片玻璃基板的工廠，預(yù)計(jì)今年開始商業(yè)化生產(chǎn)。美國半導(dǎo)體制造商 Intel 也在推動將玻璃納入下一代芯片封裝，其研究帶動了芯片封裝供應(yīng)鏈中其他公司的投入。韓國和中國的企業(yè)是早期采用者之一?！皬臍v史上看，這并非半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域首次嘗試采用玻璃，”市場研究公司 Yole Group 的高級技術(shù)與市場分析師比拉爾·哈謝米（Bilal Hachemi）表示，“但這一次，生態(tài)系統(tǒng)更加成熟和廣泛，行業(yè)對玻璃技術(shù)的需求也更加迫切?！?/p>

脆弱卻強(qiáng)大

自 1990 年代以來，芯片封裝一直依賴有機(jī)基板，例如玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。但電化學(xué)方面的復(fù)雜性限制了設(shè)計(jì)師在基板上鉆孔的間距，這些孔用于在芯片與系統(tǒng)其余部分之間建立銅涂層的信號和電源連接。芯片設(shè)計(jì)師還必須考慮有機(jī)基板在芯片加熱和冷卻過程中發(fā)生的不可預(yù)測的收縮和變形?！按蠹s十年前，我們意識到有機(jī)基板將會遇到一些瓶頸?！盜ntel 先進(jìn)封裝副總裁拉胡爾·馬內(nèi)帕利（Rahul Manepalli）介紹道。

玻璃有望克服其中許多限制。馬內(nèi)帕利表示，玻璃的熱穩(wěn)定性可以讓工程師實(shí)現(xiàn)每毫米 10 倍于有機(jī)基板的連接密度。憑借更密集的連接，Intel 的設(shè)計(jì)師可以在相同封裝面積內(nèi)多裝入 50% 的硅芯片，從而提升計(jì)算能力。更密集的連接還能為向芯片供電的銅線提供更高效的布線路徑。而玻璃更高效的散熱特性，也使得芯片設(shè)計(jì)能夠降低整體功耗?！安ＡШ诵幕宓膬?yōu)勢是毋庸置疑的，”馬內(nèi)帕利說，“很明顯，這些優(yōu)勢將推動行業(yè)盡早實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，而我們希望成為最先做到的公司之一。”

不過，使用玻璃也帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。首先，玻璃很脆。馬內(nèi)帕利介紹，用于數(shù)據(jù)中心芯片封裝的玻璃基板由厚度僅約 700 微米到 1.4 毫米的面板制成，這使它們?nèi)菀组_裂甚至碎裂。Intel 和其他機(jī)構(gòu)的研究人員花了多年時間，摸索如何利用其他材料和專用工具將玻璃面板安全地整合進(jìn)半導(dǎo)體制造流程。

馬內(nèi)帕利表示，Intel 的研發(fā)團(tuán)隊(duì)目前已能穩(wěn)定地制造玻璃面板，并持續(xù)產(chǎn)出集成了玻璃的測試芯片封裝。2025 年初，他們展示了一款搭載玻璃核心基板的功能設(shè)備，成功啟動了 Windows 操作系統(tǒng)。相比早期測試階段每隔幾天就要碎掉幾百塊玻璃面板的情況，這已是巨大的進(jìn)步。

半導(dǎo)體制造商已經(jīng)在更有限的用途中使用玻璃，例如作為硅晶圓的臨時支撐結(jié)構(gòu)。但獨(dú)立市場研究機(jī)構(gòu) IDTechEx 估計(jì)，玻璃基板擁有龐大的市場空間，有望將半導(dǎo)體領(lǐng)域的玻璃市場從 2025 年的 10 億美元推升至 2036 年的 44 億美元。

如果玻璃基板得到廣泛采用，還可能帶來額外的好處。玻璃可以做到驚人的光滑程度，比有機(jī)基板光滑 5000 倍。IDTechEx 的研究分析師何曉溪（Xiaoxi He）表示，這將消除金屬層沉積到半導(dǎo)體上時可能產(chǎn)生的缺陷。這類缺陷會惡化芯片性能，甚至導(dǎo)致芯片完全報廢。

玻璃還有望加速數(shù)據(jù)傳輸。這種材料可以引導(dǎo)光信號，這意味著芯片設(shè)計(jì)師可以利用它在基板中直接構(gòu)建高速信號通路。AMD 的庫爾卡尼表示，玻璃“在節(jié)能型 AI 計(jì)算的未來中蘊(yùn)含巨大潛力”，因?yàn)榛诠獾南到y(tǒng)傳輸信號所消耗的能量遠(yuǎn)低于目前在封裝內(nèi)芯片之間傳遞信號所使用的“高耗能”銅通路。

面板轉(zhuǎn)向

玻璃封裝的早期研究始于 2009 年，發(fā)端于佐治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology）的 3D 系統(tǒng)封裝研究中心。該大學(xué)后來與 Absolics（韓國化學(xué)品和先進(jìn)材料公司 SKC 的子公司）建立了合作關(guān)系。SKC 于 2024 年在佐治亞州卡溫頓（Covington）建造了一座用于生產(chǎn)玻璃基板的半導(dǎo)體設(shè)施，Absolics 與佐治亞理工學(xué)院的玻璃基板合作項(xiàng)目同年獲得了兩筆撥款，合計(jì) 1.75 億美元，資金來源是拜登總統(tǒng)執(zhí)政期間設(shè)立的美國政府“CHIPS for America”計(jì)劃。

目前 Absolics 正在邁向商業(yè)化，計(jì)劃今年開始為客戶小批量生產(chǎn)玻璃基板。佐治亞理工學(xué)院的研究工程師 Yongwon Lee 表示，Absolics 在玻璃基板商業(yè)化方面處于領(lǐng)先地位。Yongwon Lee 未直接參與與 Absolics 的商業(yè)合作。

Absolics 表示，其工廠目前的最大產(chǎn)能為每年 12,000 平方米玻璃面板。據(jù) Yongwon Lee 估算，這一產(chǎn)量足以為 200 萬到 300 萬個 Nvidia H100 GPU 尺寸的芯片封裝提供玻璃基板。

但 Absolics 并非孤軍奮戰(zhàn)。Yongwon Lee 表示，包括三星電子（Samsung Electronics）、三星電機(jī)（Samsung Electro-Mechanics）和 LG Innotek 在內(nèi)的多家大型制造商，在過去一年中“顯著加速”了玻璃封裝的研發(fā)和試生產(chǎn)工作?！斑@一趨勢表明，玻璃基板生態(tài)正在從單一先行者走向更廣泛的產(chǎn)業(yè)競賽”他說。

其他公司則轉(zhuǎn)向在玻璃基板供應(yīng)鏈中扮演更專業(yè)化的角色。2025 年，生產(chǎn)電連接器和電子產(chǎn)品鋼化玻璃的 JNTC 公司在韓國建立了一座工廠，月產(chǎn)能為 10,000 塊半成品玻璃面板。這些面板已包含用于垂直電連接的鉆孔和覆蓋玻璃表面的薄金屬層，但仍需額外的制造工序才能安裝到芯片封裝中。

去年，這座韓國工廠開始接受訂單，向?qū)I(yè)基板公司和半導(dǎo)體制造商供應(yīng)半成品玻璃。該公司計(jì)劃在 2026 年擴(kuò)大工廠產(chǎn)能，并于 2027 年在越南新增一條生產(chǎn)線。這些產(chǎn)業(yè)動態(tài)表明，玻璃基板技術(shù)正在以極快的速度從原型走向商業(yè)化，眾多科技企業(yè)正在押注玻璃將成為計(jì)算和 AI 未來發(fā)展的基礎(chǔ)。

https://www.technologyreview.com/2026/03/13/1134230/future-ai-chips-could-be-built-on-glass/