【產業趨勢】借道先進封裝搶晶圓代工單　英特爾祭出玻璃基板殺手鐧

發布時間：2024/7/13 07:16

英特爾率先提出玻璃基板導入先進封裝，引起輝達、超微、蘋果等大客戶高度關注，反超台積電煙硝味濃。圖為英特爾執行長季辛格。

圖文／鏡週刊

人工智慧（AI）狂潮帶動高算力需求，除了追求晶圓製程外，如何透過先進封裝技術提升晶片效能，同時又能達到省電、降低成本，已成半導體業新顯學。本刊調查，為狙擊台灣護國神山台積電，手中擁有諸多封裝技術的半導體巨擘英特爾，去年9月在美國創新日（Innovation Day）提出將玻璃基板導入先進封裝，不僅引起輝達、超微、蘋果等大客戶高度關注，也帶動生產玻璃基板的關鍵設備升級，國內布局多年的鈦昇科技與工研院也蓄勢待發，喜迎新商機。

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「我們跟台灣關係深厚，IT指的就是Intel跟Taiwan！」全球半導體巨擘今年特別趁台北國際電腦展（Computex 2024）來台固樁，大力推廣新一代AI PC的英特爾（Intel）執行長季辛格（Pat Gelsinger）面臨輝達（NVIDIA）、超微（AMD）、高通（Qualcomm）來勢洶洶的挑戰，不但大舉台灣牌，更強調佩服台積電優秀技術，一改過去大砲性格。

與金屬絕緣　較能散熱

本刊調查，本身擁有諸多先進封裝技術的英特爾，去年9月，在美國提出將玻璃基板導入先進封裝的想法，已經引發輝達、超微與蘋果等潛在大客戶高度興趣，仍想藉此撼動台積電的江山。「我們（英特爾）投入玻璃基板已經有10年，去年底宣布後，勢頭（反應）真的很熱烈，很多客戶非常感興趣。」負責該業務的英特爾先進封裝基板研發後端部門總監段罡，接受本刊的越洋專訪時透露。

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一位業內人士更直言：「台積電CoWoS產能不足，頻頻缺貨，英特爾此時喊出要在先進封裝導入玻璃基板，倘若可行，那晶圓代工的客戶勢必轉向！」

究竟為何先進封裝要用玻璃基板？本刊訪問工研院機械所所長饒達仁，他表示，隨著AI晶片走向高速運算，同一個封裝面積置放更多的電晶體已成趨勢，但也衍生了散熱問題，除了透過水冷、液冷解熱，把IC基板中間的矽中介層換成玻璃，也能解決功耗過高影響傳輸效率等問題。

「你可把IC基板想成樓層地板，要讓樓層（晶片）之間水電正常供應，得在地板鑽孔串接上下層的電路水管等管線，若地板毀損，管線也會大受影響。」饒達仁向本刊進一步生動地說明。

AI晶片所衍生出的散熱問題，除靠水冷、液冷解熱，把基板中間的矽中介層換成玻璃也是新方法。（翻攝Altoona Data Center臉書）

「矽這種半導體材料與金屬碰在一起，先天就會漏電，碰到高溫容易翹曲；而玻璃本身可以與金屬絕緣，透過摻雜配方，還能調整熱膨脹係數，產生熱穩定性，大大克服這類問題。」饒達仁說。

改善易脆性　大廠主導

段罡也向本刊表示，比起以矽為主的基板，玻璃因具平坦性，可讓通孔間的間隔最小低於100微米，互連密度不但可提升10倍，更有耐高熱的特性，且變形率也比矽降低5成。「玻璃基板封裝非常適合異質晶片整合，也將是小晶片（Chiplet）或矽光子（CPO）封裝重要的推力。」段罡篤定地說。

根據英特爾的規劃，玻璃基板預計2026至2030年間量產，比起台積電的先進封裝CoWoS技術慢上許多。對此，段罡自信地表示，「從1990年代起，英特爾就是每個新世代IC基板推動先驅，從早期的陶瓷基板，到目前的ABF樹脂基板，都扮演開路先鋒角色。量產玻璃基板最大的挑戰是脆弱性與可靠度，英特爾一定能克服。」

進入玻璃基板世代，設備將從傳統矽鑽孔（TSV）改為玻璃鑽孔（TGV），鈦昇科技在此領域逐漸嶄露頭角。

以ABF基板為例，英特爾為解決有機基板的矽中介層與金屬無法完全絕緣等耗電問題，找上日本生產味精的味之素（Ajinomoto）一起展開長達10年的研究，最後成功開發ABF薄膜，不但讓百年味精鼻祖搖身一變成了半導體關鍵材料最大供應商，ABF載板也成了目前IC基板主流，量產至今長達20年。

段罡強調，過去3年，英特爾內部已針對玻璃基板的易脆性大幅提高良率，同時透過國際間材料、設備商整合，也打造出玻璃基板為主的新生態系。「面板業者就是這次供應鏈新成員。」段罡低調地透露。

一旦先進封裝改採玻璃基板，恐怕也將改變產業規則。「別小看玻璃基板，這是動輒百億的投資，不是一般廠商能玩得起，若要推動商業化，一定得有大廠主導。」健鼎發言人林修立強調。

除材料變化　設備升級

針對成本面，段罡表示，玻璃基板相對於生成式AI晶片整體成本，敏感度（占比）很低；此外，導入後，光可納入更多的電晶體又不易過熱變形，就能展現小兵立大功的優勢，堪稱是目前AI晶片最適合的材料應用之一。

英特爾並非唯一看好玻璃基板大廠，天虹科技研發處長陳建清向本刊透露，韓國、中國半導體業者為搶得先機也來勢洶洶；其中，韓國SKC更與美商應材（Applied Materials）攜手成立Absolics新創，預計斥資2.4億美元在美國喬治亞州打造玻璃基板工廠。

看好玻璃基板前景，韓國SKC與美商應材成立Absolics新創在美國喬治亞州打造玻璃基板工廠。（SKC提供）

「三星電機（SEM）已喊出今年9月玻璃基板開始試產，包括Philoptics、Chemtronics、Moongwod、M-Tech與德國LPKF，都是其設備零組件夥伴。」饒達仁分析玻璃基板業者的最新動態。

另方面，饒達仁直言，進入玻璃基板世代，除關鍵材料的變化、演進，另一大商機就是設備升級，玻璃基板設備將從傳統矽鑽孔（TSV）改為玻璃鑽孔（TGV），而這將是台灣業者可以與國際同業比拚的切點。

工研院針對玻璃鑽孔（TGV）發表「高深寬比玻璃基板電鍍」技術，協助國內業者搶食先進封裝商機。圖為工研院機械所所長饒達仁。

據台灣電路板印刷協會（TPCA）去年底發表的報告顯示，玻璃基板主要透過玻璃鑽孔（TGV）製程，利用鐳射加工通孔，經過蝕刻、金屬電鍍來形成通連晶片上下電路的基板。目前，鐳射加工技術，歐美日成熟度最高，代表廠商如美國康寧（Corning ）、德國LPKF、日本印刷株式會社（DNP）等，前五大業者合計占有全球7成市占。值得注意的是，台廠也在這塊工藝技術嶄露頭腳，鈦昇科技就是台灣在TGV相關領域的佼佼者。