〈观察〉AI封装关键材料玻璃基板怎么量产？供应链流程一文看懂
随着 AI 晶片功耗与尺寸持续放大，先进封装正从传统有机基板，逐步走向玻璃基板 (Glass Core)，相较 PCB/ABF 等有机材料，玻璃具备更好的平坦度与尺寸稳定性，可以承载更大面积的晶片与更细密的线路，也因此被视为下一阶段 AI 封装的重要材料。以下是《鉅亨网》为读者採访整理的玻璃基板为何需要以及其供应链全流程。
业界指出，玻璃基板要真正量产，要将空白玻璃转变成可用于先进封装的玻璃基板，中间必须经过雷射改质、蚀刻打孔、镀铜、检测、研磨与增层等多道製程，尤其在雷射改质、蚀刻打孔被视为是 TGV 製程的重中之重，也是目前玻璃基板量产卡关的关键。
为什么 AI 封装需要玻璃基板？
传统 AI 封装多使用有机基板，但随着 GPU、ASIC 等晶片面积愈来愈大，载板面积也必须同步放大。但因载板採用树酯等有机材料，在高温製程中容易翘曲、变形，进而影响后续堆叠与封装良率。
玻璃基板的优势在于平坦度高、尺寸稳定性佳，较能支撑大面积封装需求。不过，玻璃本身不导电，因此要让晶片上下层讯号互通，就必须在玻璃上打出大量垂直导通孔，也就是 TGV，并在孔内镀铜，形成上下讯号连接通道。
简单来说，玻璃基板量产的第一个难题，就是要在一片玻璃上打出数百万个孔，而且每个孔都要够直、够乾净、孔壁粗糙度够低，后续镀铜后才不容易产生裂纹或失效。
业界指出，目前玻璃基板因尚未有标準规格，还在百家争鸣的阶段，也衍生出众多商业模式，以符合不同终端客户的需求，如玻璃原料供应商将技术延伸至玻璃加工、面板厂转变成玻璃加工厂、载板厂专注于后段增层。
玻璃基板量产流程一：空白玻璃材料量产第一步，是取得符合规格的空白玻璃。这一段主要由康宁、旭硝子 (AGC)、肖特 (Schott) 等玻璃大厂掌握，因为玻璃材料本身的纯净度与特性，会影响后续雷射改质、蚀刻速度、孔形控制与可靠度。
此外，玻璃大厂也有意延伸至玻璃加工处理，未来不一定只扮演材料供应商。若原料厂能进一步掌握雷射改质与打孔能力，就能从单纯卖空白玻璃，升级为供应高附加价值的 Glass Core。
业界传出，康宁一片 510X515 毫米的空白玻璃，单片价格约新台币 1 万元，但经过雷射、镀铜后，价格也水涨船高至 10 万元，等于翻了 9 倍。姑且不论客户接受度，光价格成长速度就凸显 TGV 製程的困难程度，也显现对玻璃原料厂而言，商业模式可能从材料买卖，升级成加工后玻璃核心供应。
玻璃基板量产流程二：雷射改质玻璃无法像硅晶圆一样大量使用乾蚀刻慢慢打孔，因为玻璃基板面积大、孔数多，若逐孔加工，产能无法支撑量产。因此，目前较可行的方式是先用雷射在玻璃内部做改质，雷射会先把预定要形成孔洞的位置打鬆，让后续蚀刻液能沿着雷射改质路径把孔打穿。
业界认为，雷射改质製程相当关键，若雷射打得不够均匀，后续蚀刻出来的孔可能上大下小、孔形歪斜，甚至出现不该被打到的微裂痕。过去很多问题会被归咎于蚀刻参数，但现在随着检测技术进步，雷射改质品质已经成为量产前段必须管控的重点，也因此传出有些检测会布局在雷射改质与蚀刻打孔的中间，藉此釐清是雷射的问题还是蚀刻的问题。
玻璃基板量产流程三：蚀刻打孔完成雷射改质后，玻璃会进入蚀刻槽。蚀刻液会沿着雷射改质过的位置，把玻璃孔洞打出来，形成 TGV 结构。
这一站的优势是可以一次处理多片大面积玻璃，比乾蚀刻逐片、逐孔加工更有量产效率。以面板级玻璃尺寸来看，510X515 毫米约有 300 多万孔，未来尺寸放大更有可能有数百万个孔，若没有量产的蚀刻能力，成本与时间恐怕难以被终端客户接受。
不过，蚀刻后的孔形与孔壁品质，直接影响后续镀铜与可靠度。如果孔壁太粗糙，铜镀进去后，在高温环境下因铜与玻璃热膨胀係数不同，可能把玻璃顶裂，造成内部裂纹。
玻璃基板量产流程四：镀铜与金属化TGV 孔洞打出来后，下一步是金属化与镀铜，让上下层讯号可以透过孔内铜柱或铜层导通。
业界坦言，镀铜的真正难点在于铜与玻璃的材料特性不同。当后续进入高温高湿可靠度测试时，铜膨胀速度与玻璃不同，若孔壁粗糙、孔内有气泡或界面不稳定，就可能导致玻璃内部裂开。
因此，业界也在尝试不同解方。其一是控制孔壁粗糙度，从雷射与蚀刻前段就把孔做好；其二是在玻璃与铜之间加入缓冲层，降低热膨胀差异造成的应力。不过，缓冲层本身又会增加一道製程与材料成本，也需要额外检测厚度与均匀性，目前缓冲层主要以日商的技术为主。
玻璃基板量产流程五：检测成为瓶颈玻璃基板镀完铜之后，要再进一步检测，但目前检测也成为瓶颈。由于传统 AOI 多半只能看到表面，对于玻璃内部裂纹、孔内气泡、雷射改质区域、透明缓冲层厚度等问题，往往难以掌握。
这也让检测点从过去蚀刻后再检查，往前推到雷射改质后就要检查。因为若雷射改质已经出问题，后面蚀刻、镀铜、增层再怎么做，都可能只是把缺陷带到更后段，最后在可靠度测试时爆出来。
也因此，未来玻璃基板量产线上，检测设备不会只出现在终点，而会分布在雷射改质后、蚀刻后、镀铜后、甚至增层前后等多个关键站点。
玻璃基板量产流程六：研磨与 ABF 增层当玻璃完成打孔、镀铜与基本检测后，接下来会进入研磨与增层製程。这时候，揖斐电 (IBIDEN)、欣兴 (3037-TW) 等载板厂的角色才会变得重要，也是 ABF 载板厂的切入点。等于在 Glass Core 前段与 ABF 增层后段，是两个不同分工。
商业模式解析 康宁、AGC：玻璃原料供应商与加工厂兼具第一种是玻璃原料业者，玻璃大厂原先对玻璃材质的了解程度，本来就远胜其他业者，尤其玻璃材料在雷射、蚀刻后的特性，都会影响孔洞品质，因此康宁、AGC 要从材料供应商升级为前段 Glass Core 的供应商，也被视为是情理之中。
群创：面板厂转型玻璃加工厂第二种是群创模式。业界传出，群创偏向自己买空白玻璃，接着一条龙做雷射改质、蚀刻、镀铜等 Glass Core 前段製程，再把后续增层交给载板厂或其他后段供应链。不仅代表群创要掌握玻璃基板的最关键核心加工能力，一方面也是要对台积电有交代，以便釐清产品损坏后的责任归属。
揖斐电、欣兴、三星电机：倾向专注后段增层第三种载板模式。业界认为，ABF 载板厂现阶段角色较偏向后段，因载板厂过去没有玻璃加工经验要重新培养，需要花费大量时间与金钱，而在终端客户紧迫盯人的速度下，载板厂偏向外购 Glass Core，把重心放在自己擅长的 ABF 增层与载板后段製程。换言之，载板厂不一定要自己从空白玻璃开始做，而是等前段 Glass Core 供应链成熟后，再承接后续的基板增层。
业界认为，玻璃原料厂仅提供玻璃，转交由专业的玻璃加工厂进行雷射、镀铜等 TGV 製程后，再交给载板厂做增层，应会是未来主流製程的方向。其中，群创作为玻璃加工厂，被视为是关键要角，且群创若能掌握前段，价值量较高，但製程风险与设备投入也更大，其资本支出动向将是未来玻璃基板成型的关键。
台积电、封测厂：不是前段瓶颈，扮演后段接手者台积电 (2330-TW)(TSM-US)、日月光投控 (3711-TW) 等先进封装厂，现阶段角色较偏后段。先进封装要等 Glass Core 準备好后，才会接手后续封装；在玻璃本身的雷射改质、蚀刻、镀铜、ABF 以前製程，先进封装业者参与度有限。
不过，先进封装厂仍需要面对新挑战，尤其玻璃与传统有机基板不同，面积不仅更大、也更容易碎裂，因此搬运、对位、贴合与封装流程都需要重新调整，要如何实现流程化，是台积电最擅长的业务，市场也将目光摆在台积电身上。
谁最受惠？玻璃、设备、载板厂、先进封装厂人人有机会第一是玻璃材料厂。康宁、AGC、Schott 等大厂若能从空白玻璃延伸到打孔玻璃或 Glass Core，价值量将明显提升。
第二是雷射与蚀刻设备厂。TGV 量产需要大量雷射改质与批次蚀刻能力，相关设备将成为前段产能放大的关键。
第三是检测设备厂。由于玻璃透明、缺陷多藏在内部，检测难度高于传统基板。能看见内部裂纹、孔壁粗糙度、气泡与缓冲层的设备，将成为良率提升的重要工具。
第四是载板厂。当 Glass Core 前段成熟后，ABF 增层、线路製作与后段整合仍是载板厂强项，相关业者有机会承接后段製程。
第五是先进封装业者。当玻璃基板真正进入 AI 封装，台积电等业者将负责更后段的封装组装与量产整合。
量产时程：2027 年加速、2028 年放量玻璃基板虽然受到 AI 封装带动，但距离大规模量产仍需要时间。但就业界观察，TGV 量产时程可能落在 2027 年加速、2028 年后更明显放大；现阶段重点仍是製程验证、可靠度测试与供应链分工确立。