6月18日消息,据韩媒信息,显示面板龙头京东方正在推进半导体玻璃基板业务。
根据18日公开的招标信息,京东方最近向自动光学检测(AOI)、无电解铜镀等半导体玻璃基板所需设备发出了采购订单。
作为大陆首家从显示面板转向先进封装的业务部门,京东方正式进军半导体封装领域。根据其公布的路线图,公司将在2026年实现玻璃基板封装量产,到2029年实现5微米以内细微间距的全球领先技术水平。
破局之举,京东方开启玻璃基板封装新路径
2024年9月,京东方在“屏之物联 聚智向新”全球创新伙伴大会上,正式发布玻璃基满板级封装载板产品。这一动作标志着中国面板巨头向半导体先进封装领域迈出实质性步伐。
京东方在半导体领域的布局非一日之功。公司已建立一条新型传感试验线,拥有2000平方米洁净间,集成了特色晶圆制造、先进封装、封装测试等半导体全制程特色工艺设备百余台。
这些基础设施为玻璃基板封装技术的研发提供了坚实保障。
根据京东方公布的2024-2032年技术路线图,公司制定了清晰的玻璃基板技术演进路径:2027年实现深宽比20:1,细微间距8/8μm,封装尺寸110x110mm的量产能力;2029年进一步提升至5/5μm以内、封装尺寸120x120mm以上。
这些技术指标与国际领先水平保持同步,剑指下一代AI芯片封装需求。
在产业化布局上,京东方计划2027/28年树立BOE玻璃基半导体品牌,打造上下游伙伴供应产业链;2028/2030年构建全球玻璃基半导体生态链,加速玻璃基用于AI芯片的高端基板量产。
从面板到封装,京东方的跨界转型正在为中国半导体产业链补上关键一环。
性能跃迁,玻璃基板重塑芯片封装游戏规则
随着AI与高性能计算芯片的爆发式增长,传统有机基板逐渐接近物理极限。玻璃基板凭借其独特的材料特性成为下一代封装技术的关键突破方向。
玻璃基板的核心优势不言而喻:它支持更高密度的互联,允许实现更复杂设计和更有效空间利用,使芯片更小;具有优良的电气性能,如低介电损耗和高电压穿透性,适合高速高频应用;热膨胀系数低,提高了芯片可靠性。
玻璃基板在高温环境下表现出色,有效管理散热,提供热稳定性和机械稳定性。相较于传统基材,玻璃基板更容易加工成平坦表面,便于封装和光刻工艺的实施。
京东方近期在技术突破上又有新进展。2024年11月,京东方华灿光电申请了一项名为“基板及其制备方法和发光器件”的专利,通过创新的拼接板层叠设计,解决了玻璃基板在通孔制作和导电材料填充方面的技术难题。
该专利设计由至少两个拼接板组成,层叠排列,每个拼接板表面设有贯通的通孔,内部填充导电材料,且相邻拼接板的导电材料相连。这一结构显著提升了导电性能同时降低制作难度。
市场前景同样令人振奋。据势银研究显示,FOPLP(面板级扇出型封装)技术正在加速产业化,尽管目前市场空间仅占先进封装市场的3%,约11.8亿美元,但到2026年预计将达到43.6亿美元,年复合增长率达到38.4%。
全球玻璃基板市场也呈现稳健增长态势,预计从2023年的71亿美元增至2028年的84亿美元。
应用突围,从AI芯片到微创手术的跨界革命
玻璃基板技术并非空中楼阁,其应用场景正在迅速扩展。行业共识显示,玻璃基板将率先在高性能计算领域落地应用,因为这一领域的客户更愿意为性能提升投资新技术。
京东方明确将其玻璃基面板级封装载板定位面向AI芯片,计划2026年后启动量产。其标准510X515mm玻璃芯板及封装载板,封装尺寸为50X50mm,层数为8(2+3+3),具备高强度、低翘曲的优势,完美契合AI芯片对封装基板的要求。
在更广阔的物联网和边缘计算领域,玻璃基板同样大有可为。车联网、无人驾驶、微创手术系统等场景需要及时快速的处理能力和耐受高温的特性,玻璃基板成为这些高要求应用的理想选择。
华为和小米等国内终端厂商已在积极探索玻璃基板的应用。在COVERS(芯片覆盖层)中替代中间转接基板,玻璃基板能提升效能和信号传输完整性,且不会产生过热问题。
玻璃基板还有可能与光学功能模块结合,实现电学光学模块的二合一。英特尔展示的芯片间直接光互联技术就是这一方向的典型代表。
这种融合创新将为通信设备和数据中心带来革命性变化。
在显示领域,玻璃基板的应用更为自然。京东方作为全球面板巨头,拥有丰富的玻璃基板加工经验和大规模集成智能制造能力,这些技术积累将成为其进军半导体封装的独特优势。
技术攻坚,四大壁垒与成本困境待解
尽管前景光明,玻璃基板的产业化道路仍布满荆棘。技术层面主要面临四大关键挑战:高精度通孔、高质量金属填充、高密度布线和键合技术。
玻璃通孔成孔技术是首要难关。当通孔数量增加到数十万个时,制作难度呈几何级数增长。目前TGV的制作工艺包括激光诱导刻蚀法、喷砂法和等离子刻蚀法等,其中激光诱导刻蚀法最为主流。
但如何保证数十万通孔的良率和尺寸精度仍是巨大挑战。
金属填孔同样棘手。目前主要有铜浆塞孔和电镀两种工艺,各有优劣。铜浆塞孔技术在成本和应用便捷性上有优势,但在电导率方面存在较大劣势;电镀工艺则相反。
选择何种工艺需权衡孔径、深宽比及电阻率等多重因素。
高密度布线是另一大技术瓶颈。在完成玻璃通孔制备后,如何通过布线实现电气连接,制成完整的玻璃基板或玻璃基interposer,并在实际应用中实现高密度布线,考验着行业智慧。
半加成法是目前常用工艺,但在线宽小于5μm时会面临诸多挑战。
键合技术同样关键。回流焊、热压焊和激光辅助键合是目前主流的三大键合工艺。
玻璃基板的低翘曲特性在此环节优势明显,但如何实现更小bump pitch(凸点间距)的键合仍是技术难点。
良率问题更是全行业的共同挑战。国内玻璃基板工厂大多仍处于研发阶段,正在解决玻璃与金属层的结合力问题、填孔问题以及更高层数的可靠性问题。行业整体良率不高,预计到2025年底或2026年才能达到量产水平。
成本是另一大制约因素。由于尚未催生出大量需要超低延迟或特定环境应用的场景,现有材料已能满足多数需求,导致玻璃基板的进展较慢,成本居高不下。
如何降低生产成本,拓展应用场景,是行业必须解决的难题。
全球竞速,中国如何抢占玻璃基板制高点
玻璃基板赛道上,国际巨头早已布局。英特尔投入超过十年研发,计划在下一代产品中使用玻璃基板,首批产品将是高端HPC和AI芯片;三星电子组建跨部门联盟研发玻璃基板,目标2025年生产原型,2026年量产;LG Innotek也在积极发展半导体基板业务。
AMD则对多家企业的玻璃基板样品进行性能评估测试,计划导入玻璃基板技术。
这场全球竞赛正加速玻璃基板技术的成熟与产业化。
中国阵营中,京东方领跑玻璃基板封装产业化。除京东方外,沃格光电在TGV技术上处于国内领先地位,特别是在玻璃通孔的连接板制造方面。
但整体而言,国内玻璃基板产业仍面临良率问题和技术创新挑战。
面板厂商转型封装具有天然优势。面板制造中的薄膜沉积、光刻、蚀刻等工艺经验与半导体制造相通,面板厂商可充分利用现有技术和设备进入这一领域。
同时,板级封装设计的大尺寸基板处理正是面板厂商的专长。
近年来,不少面板厂商将低世代面板厂转为封装产线。早在2017年,群创就开始布局FOPLP技术;日本夏普闲置的10代线被英特尔和14家日本企业租用,作为先进半导体技术研发中心,可能研发面板级封装技术。
中国发展玻璃基板的关键在于构建自主可控的产业链生态。京东方计划打造上下游伙伴供应产业链,构建全球玻璃基半导体生态链的路线图正是着眼于此。
从设备、材料到工艺,中国需要突破技术封锁,实现全链条自主创新。
玻璃基板技术可能颠覆现有基板行业和整机组装行业,使设备更加小型化。未来,许多器件可能通过先进封装方式集成在CPU周围,CPU本身将成为一个完整的系统。
这场变革将重塑全球半导体产业格局,为中国半导体产业提供弯道超车的新机遇。
全球半导体巨头英特尔十年磨一剑,三星电子组建跨部门联盟,LG Innotek紧随其后——玻璃基板赛道已汇聚全球顶尖玩家。
国内沃格光电等技术先锋正加速突破通孔与金属填充工艺瓶颈,华为小米等终端厂商已在探索应用场景。
玻璃基板技术一旦突破,将重塑芯片内部数十万晶体管的连接方式。
京东方从面板跨越到封装的战略转型,正在为中国半导体产业链嵌入关键一环。这块承载中国半导体希望的玻璃板,终将成为支撑AI芯片在数字世界中轻盈起舞的坚实舞台。
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