玻璃基板行业深度研究报告：后摩尔时代，玻璃基板或开启新一轮“材料革命”

西部证券研发中心2026年5月17日 分析师|曹森元S0800524100001邮箱地址| caosenyuan@research.xbmail.com.cn 01从硅到玻璃，TGV逐渐成为先进封装更优解 TGV市场空间广阔，行业集中度高02 CONTENTS目录CONTENTS目录 国内已形成TGV产业全链条布局，加速进口替代 03 投资建议与风险提示04 11..11从硅到玻璃从硅到玻璃，，后摩尔时代先进封装基板的材料更替后摩尔时代先进封装基板的材料更替 玻璃通孔（ThroughGlassVia,TGV），是指在超薄玻璃基板上制作巨量微米级通孔，并实现垂直电气互连。其核心优势在于：高精度（孔径可小至5μm）、高深宽比（100:1）。TGV依托具备优异电学和热机械性能的玻璃基板，为芯片与芯片、芯片与封装基板之间构建起最短的电信号和电源传输路径，降低了功耗，推动了系统级封装的极致小型化。 半导体产业链已形成技术共识，高度重视TGV技术的开发及应用，包括肖特、英特尔、三星在内的头部企业正加速布局玻璃芯封装基板产能建设。肖特公司已建立定制化开发体系，通过快速打样服务满足尖端封装需求；三星则重点攻关系统级封装的玻璃基板集成方案。随着英特尔、三星和台积电等公司不断提升这些能力，未来半导体预计对专用材料和精密工程工具的需求将激增，从而在半导体设备市场中催生一个价值数十亿美元的新兴子行业。 11..11从硅到玻璃从硅到玻璃，，后摩尔时代先进封装基板的材料更替后摩尔时代先进封装基板的材料更替 人工智能芯片对计算能力的超高要求，使得传统有机基板面临替代风险 •耐高温性：当人工智能加速器消耗数百瓦功率并升温时，芯片（硅）及其下方的基板都会膨胀，但膨胀率不同。有机基板的膨胀率是硅的六到七倍。对于小型封装，这种差异可以忽略不计。但当封装尺寸达到人工智能芯片级别时，这种翘曲就会变得非常严重，甚至导致开裂。 •信号传输质量：当电信号穿过基板时，基板材料会吸收信号能量，因此人工智能芯片所需的超高频信号会变得模糊不清，难以辨认。恢复模糊的信号会迫使数字信号处理器(DSP)超负荷工作，这会消耗电能并产生热量，而热量又会进一步降低信号质量——形成恶性循环。 台积电CoWoS封装通过硅中间层解决有机基板的性能问题，但仍面临成本瓶颈 •CoWoS封装在芯片之间放置一块硅片作为中介层。由于使用的是同一种硅，因此热膨胀系数的差异得以缩小。并采用半导体工艺制造，使得布线比头发丝细几分之一成为可能。 •但硅中介层是在半导体晶圆上制造的，它们不需要最先进的工艺节点，却仍然占用台积电的洁净室、晶圆产能和封装生产线，导致生产成本增加但效率大幅下降（一块大型硅中介层的价格就超过100美元，而且仅中介层一项就可能占到总封装成本的一半以上）。 玻璃基板应运而生，填补空白地带需求 •方案一：用玻璃取代中介层，将原本由硅材料占据的桥接层，用显示器行业的大面积玻璃加工设备来构建。•方案二：用玻璃代替基板，从根本上突破有机基板的性能瓶颈。虽然比有机基板更昂贵，但物有所值。 11..11从硅到玻璃从硅到玻璃，，后摩尔时代先进封装基板的材料更替后摩尔时代先进封装基板的材料更替 传统的CoWoS技术通过硅通孔（TSV）实现垂直互连，但TSV在热应力、工艺成本及电绝缘方面存在明显短板。因此在2010年，德国迈克尔博士首次提出了TGV技术概念，提出玻璃通孔在工艺稳定性、制程成本以及射频和微波电性能方面相对于TSV较为优越。在佐治亚理工学院诞生的首款基于超薄TGV转接板的集成封装器件，标志着2.5D/3D集成封装技术进入新的发展阶段。 英特尔率先将TGV技术延伸至封装基板领域，于2023年9月18日推出了业界首款用于下一代先进封装的玻璃芯封装基板，英特尔表示，这一创新将重新定义芯片封装的边界，为数据中心、人工智能和图形构建提供卓越解决方案。2026年英特尔的封装方案与硅的热膨胀系数(CTE)相匹配（3–5ppm/°C），几乎完全消除了导致焊球开裂的机械应力。此外，玻璃的刚度远高于有机树脂，能够支持尺寸超过100mmx100mm的“突破光罩限制”封装。为了连接这些巨型芯片的各个层，英特尔采用了间距小于10μm的高速激光蚀刻玻璃通孔(TGV)。这一改进使处理核心和高带宽内存(HBM4)堆叠之间的数据传输信号损耗降低了40%，能效提高了50%。 英伟达即将量产的Rubin架构集成了3360亿晶体管，并引入了高达288GB的下一代HBM4内存，内存带宽跃升至20TB/s以上。根据英伟达GTC2026大会及GB200芯片封装测试报告显示，和传统的有机基板比起来，玻璃基板搭配TGV工艺后，信号传输速率能提升3.5倍，带宽密度提高3倍，功耗还能降低50%。这样的性能提升，刚好能支撑万亿参数AI模型的高效训练，也成了英伟达新一代GPU封装的核心选择，同时还能适配CPO技术的应用需求。 11..22TGVTGVvsvsTSVTSV：为何玻璃基板是先进封装的更优解：为何玻璃基板是先进封装的更优解 TSV基板凭借其成熟的工艺和先进的半导体制造技术，可实现极小的I/O节距与业界领先的互连密度，是目前高性能互连的主流方案。然而，硅基板固有的介质损耗会导致高频信号的显著衰减。为改善电学性能，必须在TSV基板内壁额外沉积绝缘层。这进一步增加了本就十分复杂的TSV制造成本，成为其产业化推广的主要壁垒。同时，由于铜的与硅的CTE之间存在较大的失配，在热循环工况下极易产生热应力，进而引发界面分层、互连结构失效等可靠性问题。这些技术瓶颈共同制约了TSV基板技术的大规模商业化应用进程。 TGV基板在高性能的TSV基板与低成本的有机基板之间取得了关键平衡，有效填补了现有技术方案的空白。 •TGV拥有优异的电学性能：TGV极高的电阻率、较低的介电常数，能有效减少信号传播延迟，抑制信号衰减，保障信号完整性，降低系统功耗。玻璃材料作为绝缘体,其 相 对 介 电 常 数 大 约 为3.8,远 低 于 硅 材 料 的11.7。此 外,玻 璃 的 损 耗 因 子(0.0002@100MHz和0.00006@3GHz)显 著 低 于 硅 材 料(0.005@1GHz和0.015@10GHz),两者相差2到3个数量级。可使信号传输速率提升3.5倍，带宽密度提高3倍，能耗降低50%。 •TGV拥有良好的热机械性能：玻璃基板具有“可调CTE”优势，通过选用特定CTE的玻璃牌号，玻璃基板能够更好地与硅芯片匹配，或在硅芯片与有机基板间充当CTE缓冲介质，有效控制整个封装的翘曲变形，缓解内部应力，显著提升了长期可靠性。 •TGV的表面平整度高、制作成本低：目前，TGV技术支持直径为150~300 mm的晶圆规格，也涵盖超过1m的大尺寸面板级加工，厚度在30~100μm。不仅有助于实现规模经济，降低单位制造成本，其优异的表面平整度也为精细布线创造了有利条件。 11..33TGVTGV核心工艺流程与技术难点核心工艺流程与技术难点 TGV的核心工艺流程包括：晶圆清晰与热处理、盲孔制备（核心步骤）、PVD种子成沉积、电镀填充、CMP平坦化和去种子层并退火。其中，最核心的环节在于在脆性玻璃上高质量的形成微米级通孔，二是对这些通孔进行可靠的金属化填充。 在不引入微裂纹等缺陷的前提下形成高深宽比的通孔，是TGV技术面临的首要挑战，也是整个TGV工艺中最核心、最具技术壁垒的环节，直接决定了通孔的质量、密度和成本。目前主流技术路径主要有两种：激光诱导刻蚀和直接激光烧蚀。 通孔金属化是指在已成型的微孔内填充导电金属，从而构建垂直方向的电连接。作为TGV基板制造工艺中的一个关键环节，其质量直接决定了半导体封装的性能与可靠性。例如，不良填充会导致通孔内形成空洞缺陷，进而影响电流密度、电效率、局部发热、芯片性能和元器件寿命等。目前通孔填充主要有两种技术路线:电镀和导电浆料填充。 11..44TGVTGV当前正处于工艺突破到规模化量产降本阶段当前正处于工艺突破到规模化量产降本阶段 过去TGV技术长期停留在实验室阶段，核心瓶颈在于成孔、金属化等关键工艺的良率、效率、精度无法满足量产要求。近年来，全球产业链的持续研发投入，已实现核心工艺的快速发展，打通了从实验室到量产线的壁垒。 成孔工艺迭代：成孔是TGV的核心工艺，直接决定了通孔的精度、良率与加工效率。国内企业沃格光电于2024年已实现最小3μm孔径、150:1高深宽比的加工能力； 金属化工艺突破：通孔金属化是实现垂直互连的关键，过去高深宽比通孔的无孔洞填充、均匀镀层一直是行业痛点。目前，磁控溅射+电镀填充、化学镀等工艺已实现成熟应用，可实现20:1深宽比通孔的均匀填充，解决了量产化的核心难题； 高密度布线工艺成熟：玻璃基板的表面平坦化、超薄介质层沉积、精细光刻布线工艺已实现突破，可实现2μm/2μm以下的线宽线距，满足先进封装的高密度布线需求，打通了“成孔-填充-布线”的全流程工艺闭环。 11..44TGVTGV当前正处于工艺突破到规模化量产降本阶段当前正处于工艺突破到规模化量产降本阶段 TGV技术的渗透速度，核心取决于成本下降的曲线。随着量产产能的释放、工艺的成熟、大尺寸面板级技术的普及，TGV基板的单位成本有望进入快速下降通道，形成“量产规模扩大→成本下降→应用场景扩容→需求进一步增长”的正向循环。随着成本持续下降，TGV技术将从高端AI、HBM场景，逐步下沉至高端消费电子、车载电子、工业控制等更大规模的市场，行业天花板有望大幅扩容。 当前成本现状：目前晶圆级TGV基板的成本仍处于较高水平，主要应用于高端AI芯片、光模块等对成本不敏感的场景，但已较传统TSV技术下降了近30%。 •核心因素：TGV较TSV总体步骤更为简便，减少了绝缘层的制备，以20万片/年计算，成本大约是TSV的76%。 核心降本路径： •从晶圆级向面板级（PLP）升级：采用G5.5代及以上的大尺寸玻璃基板，单块基板的面积是12英寸晶圆的7倍，利用率突破90%，单位面积加工成本可下降10%~30%； •良率提升：全流程量产良率提升至85%以上，单位成本可下降40%；•产业链国产化：国内材料、设备、制造的协同，可进一步降低供应链成本。图：面板级封装的降本路径 11..55TGVTGV已获得获得全球巨头的路线图背书已获得获得全球巨头的路线图背书 TGV通过在特种玻璃基板上制备微米级垂直导电通孔，构建芯片间最短的垂直互连路径，完美解决了传统方案的痛点，成为全球半导体巨头公认的下一代先进封装核心技术路线。 英特尔明确将玻璃基板纳入2026-2030年封装技术路线图的核心支柱，目标是通过玻璃基板实现10倍以上的互连密度提升、50%的翘曲变形缩小。2026年1月，英特尔首度公开展示集成EMIB技术、尺寸达78mm×77mm的巨型玻璃芯基板原型； 台积电将玻璃基板作为CoWoS封装技术下一代迭代的核心方向，以解决当前硅中介层的成本与尺寸瓶颈，满足英伟达、AMD等客户对大尺寸AI芯片封装的需求； 三星、SK海力士在HBM3/HBM4的封装路线中，已将玻璃基板作为核心备选方案，解决多层堆叠带来的翘曲与良率问题。2026年4月，三星电机开始向苹果供应半导体玻璃基板样品（它将传统FlipChip-Ball Grid Array（FC-BGA）基板中由有机材料构成的核心部分替换为玻璃），2027年后量产。 巨头的集体路线背书，确立了TGV在先进封装领域的核心地位，推动行业从技术研发向标准化、规模化量产快速迈进。 01从硅到玻璃，TGV逐渐成为先进封装更优解 TGV市场空间广阔，行业集中度高02 CONTENTS目录CONTENTS目录 国内已形成TGV产业全链条布局，加速进口替代 03 投资建议与风险提示04 22..11产业链分析：上游材料产业链分析：上游材料、、中游设备中游设备&&制造制造、、下游应用下游应用 玻璃基板产业链大致分为原料、设备、技术、生产、封装检测