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549.【台股美股提款機】玻璃基板產業展望與競爭格局

玻璃基板以抗翹曲、可客製化熱膨脹係數的特性取代 AI 封裝中的有機載板,預計明年(2027 年)少量試產、後年(2028 年)至 2029 年大量商業化,台積電何時導入將是整個產業起飛的關鍵訊號。

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重點摘要

  • 目前「玻璃基板」有兩種截然不同的角色:一是工作台(暫時載具),CoWoS、SoIC 等技術早已採用玻璃作為工作平台,已是成熟應用;二是真正整合進成品的載板或中介層,這是近期熱議的突破點,因為 AI 晶片封裝面積持續擴大,有機材料的翹曲問題日益嚴重,玻璃因此被寄予厚望。
  • 玻璃面臨三大製程難題:第一是穿玻璃通孔(TGV)鑽孔易碎,任何裂紋在後續反覆加熱中都會逐漸擴大,最終導致碎裂;第二是表面太光滑,銅走線難以附著在孔壁,容易出現斷點或厚薄不均;第三是玻璃透明,現有以光反射為原理的檢測設備無法使用,需要重新開發,這對業者是額外成本與學習曲線。
  • 商業化時程:玻璃載板預計明年(2027 年)小量、2028 至 2029 年大量量產。三星電機目標明年(2027 年),大日本印刷(DNP)抓後年(2028 年),IBIDEN 最保守預估 2029 至 2030 年;台積電 CoWoS 導入玻璃載板可能落在 2028 年底至 2029 年初,台積電出手等於宣告真正大量化。
  • 玻璃中介層比玻璃載板更難,預估 2030 年後才可能商業化,且幾乎取決於台積電的態度——就如同 CoWoS 當年帶動整個矽中介層生態系,玻璃中介層也是台積電跟進才會引爆。
  • 產業競爭分三環節:玻璃材料由 AGC(艾傑旭)、NEG(日本電氣玻璃)等四大廠寡佔,壁壘深厚;TGV 穿孔與金屬化加工技術難度最高,但面板供應鏈業者因面板業被中國打壞急需出路,大量湧入形成混戰;最後的 ABF 疊層仍是傳統載板廠強項,高階部分預估仍由 IBIDEN、三星電機等龍頭把持。

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玻璃基板的兩種角色

玻璃基板這個詞指涉的對象其實需要先釐清。在封裝製程中,玻璃有兩種截然不同的應用:

暫時載具(工作台):CoWoS、SoIC 等先進封裝早就大量使用玻璃當工作平台,這不是新鮮事,也沒有特別討論的必要,因為已是普及應用。

永久基板(成品一部分):近期熱議的玻璃,是真正整合進晶片封裝成品中的材料,扮演載板(substrate)或中介層(interposer)的角色。前者比後者更早走向商業化,這集討論的主軸以玻璃載板為主。

為什麼封裝需要中介層——從奈米到微米的訊號橋接

現代晶片製程已到 3 奈米、2 奈米等級,但 PCB 板的線路是微米等級,尺度差距懸殊,就像「涓涓細流無法直接匯入淡水河」,中間必須有逐步過渡的橋接結構:

  • 載板:晶片與 PCB 之間的第一層橋接,負責讓訊號從奈米等級平滑過渡到 PCB 等級。
  • 中介層:隨著 Chiplet 架構(把多顆功能不同的晶片拼在同一基板上,取代單一龐大晶片)興起,晶片與載板之間多出的一層,其線路精細度可接近晶片製程等級,讓多顆晶片高效溝通,同時降低單一大晶片良率低的問題。

玻璃的核心優勢

有機材料(ABF、BT 基板)在封裝面積越來越大時,翹曲問題越來越難解,玻璃有三個關鍵優勢:

  1. 高剛性、抗翹曲:玻璃硬,不容易彎曲,能壓制因材料膨脹差異造成的翹曲。
  2. 可客製化熱膨脹係數(CTE):翹曲的根本原因是不同材料加熱時膨脹幅度不同。玻璃的熱膨脹係數可透過材料配方調整,配合相鄰材料一起膨脹,從源頭降低翹曲。
  3. 表面極度平整:比 ABF、PID 介電材料更平,有利精細線路布線,且越平的地基越能疊高,對 AI 封裝動輒需要 20 層以上 ABF 疊層至關重要。

三大技術難題

難題一:穿玻璃通孔(TGV)鑽孔易碎

玻璃越硬、鑽孔時越容易產生裂紋。裂紋一旦存在,後續製程中反覆加熱就會讓裂紋擴大,最終碎裂。要達到量產級的零裂紋玻璃鑽孔,目前仍是最大挑戰。

難題二:孔壁與表面金屬化附著困難

玻璃表面極光滑,就像溜冰場,銅走線難以在上面牢固附著。TGV 孔洞內壁的銅鍍層容易出現斷點或厚薄不均,導致通孔導電性不穩定。

難題三:透明度使現有檢測設備失效

半導體製程的檢測儀器多以光反射原理成像(如同相機)。玻璃透明,光會穿透而非反射,導致既有設備無法直接使用。業界需要投資採購或開發新型檢測方案,既是成本壓力,也是換機的惰性阻力。

商業化時程

業界惰性使玻璃載板概念雖提出十幾年卻遲未量產,AI 應用帶來的跨世代需求才終於打破局面:

業者類型預計量產時間
三星電機載板廠(韓)明年(2027 年)
大日本印刷(DNP)載板廠(日)後年(2028 年)
IBIDEN載板廠(日)2029 至 2030 年
台積電 CoWoS晶圓代工2028 年底至 2029 年初
京東方(BOE)面板廠(中)今年(2026 年)試產,月產能 1,000 片

玻璃載板整體時程:明年(2027 年)小量;2028 至 2029 年大量量產。
玻璃中介層:2030 年後,視玻璃載板進展而定。

產業競爭格局:三環節、三類業者

玻璃載板製作分三大工序,吸引了三種背景迥異的業者:

第一環節:玻璃材料供應
由 AGC(艾傑旭)、NEG(日本電氣玻璃)、Corning(康寧)、Schott 四大廠寡佔,數十年累積的材料配方與製程壁壘深厚,新進者難以切入。NEG 已明確表示不只供應素材,也會提供穿孔加工服務,向下垂直整合。

第二環節:TGV 穿孔與金屬化加工
技術難度最高,但也是競爭最混亂的環節。面板供應鏈業者大量湧入,因為他們本來就有長年處理大面積玻璃的 know-how,加上面板產業被中國衝擊嚴重,急需新出路。日本、韓國、中國、台灣的面板相關業者都在搶進,形成群雄割據的局面。高階部分(精細線距、多層疊層)長期預估仍會回到載板龍頭手中。

第三環節:ABF 疊層(Build-up)
玻璃核心完成後,還需在上面一層層疊加 ABF 與銅走線,這是傳統載板廠的核心強項。高階疊層(20 層以上)預估仍由 IBIDEN、三星電機等龍頭主導;中低階則面臨面板背景業者的競爭壓力。

Intel 的特殊角色:Intel 是這波玻璃基板熱潮的主要推手。歷史模式是:Intel 研發技術後委外培養供應鏈(ABF 就是 Intel 研發、台灣廠商製造的案例),玻璃基板預估也將走上類似路徑,短期自己研發合資,長期逐漸委外。

精選語錄

「如果台積電會用,那就有可能變大量,就是這樣;台積電不用之前,那可能都是小量。」

「ABF,其實說實話,是 Intel 研發出來的一個東西,然後它在長期跟台灣的相關供應業者一起合作,所以最後把幾家 ABF 業者培養起來。」

「業界一定是這樣啊,業界是有惰性的……能夠用現在的就盡量用,通常是到真的不行了才要換。」

時間軸

逐字稿無時間戳,以下依討論順序整理主題段落:

  • 開頭:釐清玻璃在封裝中的兩種角色(工作台 vs. 永久基板)
  • 前段:中介層存在的原因——奈米到微米訊號橋接的比喻說明
  • 中段:玻璃的三大優勢(高剛性、可調 CTE、超平整)
  • 中段:玻璃的三大技術難題(TGV、金屬化、透明度)
  • 後段:商業化時程預估與各廠時程表(三星電機、IBIDEN、DNP、台積電、京東方)
  • 結尾:產業競爭格局(三環節對應三類業者)與 Intel 歷史角色分析

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