玻璃基板研究

[20240415] 玻璃基板為晶片開發的the next big thing，蘋果預先導入玻璃基板PCB晶片技術

目前的PCB通常由銅層和焊料層下方的玻璃纖維和樹脂混合物製成。該材料對熱敏感，意味必須透過動態熱能管理（thermal throttling）仔細控制晶片溫度。當晶片變得太熱時，會降低晶片的性能。因此，晶片只能在有限的時間內維持其最大性能，然後才會回落到較慢的速度以降低溫度[1]。然而，先進封裝上的玻璃基板，是將晶片疊層中的矽中介層中的材料置換成玻璃[3]，玻璃基板製成的印刷電路板 (PCB)，可提供一種全新的安裝和封裝晶片方式，可以大大增加PCB所能承受的溫度，不僅可以提供更好的熱性能，使處理器能夠以最大功率運行更長時間。所以玻璃基板將成為晶片開發的下一個重大事件。另外，玻璃基板超平坦的性質，可以進行更精確的蝕刻，從而可以將組件放置得更近[1]，從而增加任何尺寸內的電路電晶體密度約十倍[3]。

此外，由於封裝技術提升，未來單一晶片能夠容納的電晶體將有望來到最多一兆個的目標，不僅晶片製程成本、難度大幅降低，晶片頻寬翻倍，能突破過去摩爾定律註的限制[3]。

南韓BusinessKorea媒體指出，隨著AI競賽越演越烈，Nvidia、AMD、英特爾等，也都有意採用，估計最快2026年上路[2]。此市場的領導者為英特爾，2023年5月宣布擴足玻璃基板業務，已與部分韓企合作[2。英特爾已投入10億美元為將來量產計畫擴建相關產線[3]。英特爾執行長基辛格在2023年新創日發表會上率先公布，取得技術突破，玻璃基板預計於2026至2030年推出，可使封裝中的電晶體持續微縮，以滿足AI等資料密集、高性能工作負載的需求[3]。預計到2030年使用玻璃基板可以讓一顆晶片放入一兆電晶體。這比起蘋果iPhone 15 Pro中的A17 Pro處理器擁有190億個電晶體，超過50倍[1]。

畢竟，迄今為止的大多數進展都是透過更小的製程實現的。例如：蘋果目前在iPhone 15 Pro機型中採用的​​A17 Pro中的3奈米晶片處於領先地位，之後將計劃採用2奈米，然後是1.4奈米。如果每一顆晶片可以放入更多電晶體，這有助於晶片在未來發展。

另一方面，SKC是首家投入玻璃基板業務的韓廠，SKC與晶片設備大廠應材（Applied Materials）攜手成立Absolics，斥資2.4億美元在美國喬治亞州打造工廠。三星電機（Samsung Electro-Mechanics）和LG Innotek也將玻璃基板視為新成長引擎，已啟動生產投資。

蘋果正在與幾家未具名的供應商進行討論，三星也在其中。三星集團的子公司Samsung Electro-Mechanics、三星電子和三星顯示器將合作投資玻璃核心基板 (GCS) 的研發，以加速其商業化，旨在與在該領域處於領先地位的英特爾競爭[1]。此外，「玻璃基板」原本就被 LED 企業應用在改良 Mini／Micro LED等顯示產品上，本身具有散熱良好、成本較低、亮度高的優點，在技術方面，因為一致性高、效率好，被許多企業推崇使用。不過，此玻璃機基板非彼玻璃基板，雖然材質、功效上有相似效果，但技術層面不同，所以不太能同為一談[3]。

因此，三星在這方面處於有利位置，因為用於製造先進多層顯示器的許多技術也適用於製造玻璃基板PCB。至於蘋果，其正在與幾家公司討論制定將玻璃基板融入電子設備的策略。未來蘋果採用玻璃基板預計將大幅擴大應用領域範圍[1]。

然而是否會對目前PCB生態造成影響？玻璃基板技術後續成熟後才能搭配 ABF 載板或硬板，如果是涉及玻璃基板的封裝段，是「矽中介層」或其他材質的變化，實際和 PCB 載板廠商生產製程較無關，而是封裝部分的材質流程變化，PCB 族群仍要尋找技術「出海口」。而英特爾也曾表示，玻璃基板只是其中一項解決方案，傳統基板仍會是客戶的選擇之一，所以，玻璃基板基本上對產業並不會造成威脅，為能夠搭配矽中介層材質改變所帶來的變動，PCB、ABF 載板與開發商積極配合，PCB廠反而有望搭上這波商機跟著受惠[3]。

若玻璃基板未來順利克服問題並確實在2026年起順利量產，有望再推升晶片熱潮，屆時AI概念股有望續熱，並助長輝達、超微、英特爾供應鏈高飛。不過，在此之前，仍要將目光放在現在的問題上，以英特爾為主的技術開發，雖然沒有明確供應鏈，但市場點名全球合作載板廠商的欣興受惠最大，另外還有設備廠鈦昇、南電、健鼎等台廠有望分一杯羹[3]。

Key：

• 玻璃基板的超平坦性質，可以進行更精確的蝕刻，從而可以將組件放置得更近，從而增加任何尺寸內的電路電晶體密度約十倍[3]。

• Nvidia、AMD、英特爾等，也都有意採用，估計最快2026年上路。

• 此市場的領導者為英特爾，2023年5月宣布擴足玻璃基板業務，已與部分韓企合作。英特爾已投入10億美元為將來量產計畫擴建相關產線。玻璃基板預計於2026至2030年推出

• 預計到2030年使用玻璃基板可以讓一顆晶片放入一兆電晶體。這比起蘋果iPhone 15 Pro中的A17 Pro處理器擁有190億個電晶體，超過50倍

• 韓廠SKC與晶片設備大廠Applied Materials攜手成立Absolics，斥資2.4億美元在美國喬治亞州打造工廠
• 全球合作載板廠商的欣興受惠最大，還有設備廠鈦昇、南電、健鼎等台廠有望分一杯羹。

Reference：
[1][20240402]蘋果將關注於玻璃基板的開發，期望引領半導體產業前進https://iknow.stpi.narl.org.tw/post/Read.aspx?PostID=20585
[2][20240408]玻璃基板為晶片發展下一個重大趨勢？傳蘋果、Nvidia 將採用
https://money.udn.com/money/story/5599/7884922
[3][20240411]整理包／Nvidia、AMD 都將採用的玻璃基板是什麼？PCB 廠有望受惠？三大重點、概念股一次看

https://money.udn.com/money/story/5612/7892444