Last Updated on 2026 年 3 月 30 日 by 総合編集組
重要提醒：本文所有內容均來自公開可取得的技術報告與市場資料，純粹由個人整理彙整，目的僅在分享半導體封裝領域的知識脈絡。本文不涉及任何品牌合作或商業利益，也非投資建議、更不保證醫療或產品效能。本文不構成任何形式的推薦或保證，半導體技術變化快速，請務必參考官方最新公告與專業機構意見，以確保資訊適用性與正確性。
在當今人工智慧與高性能運算快速發展的浪潮中，半導體封裝技術正面臨一次重要的材料轉變。傳統以塑料樹脂為主的基板材料，逐漸顯露出物理極限，而玻璃基板憑藉其獨特的機械與電學特性，正成為下一代先進封裝的重要支柱。許多工程師與產業觀察者都開始關注玻璃基板如何解決翹曲、熱膨脹與細微線路加工等長期困擾。本篇文章將圍繞玻璃基板必知的幾個核心關鍵字，詳細拆解其物理優勢、製造工藝、產品類型、應用情境、全球競爭態勢以及市場展望，讓讀者能一次掌握完整脈絡。
為何先進封裝需要轉向玻璃基板
半導體封裝的角色一直以來都是支撐晶片、提供電氣互連並協助散熱的核心元件。過去幾十年，產業主要仰賴有機基板，例如以高科技塑料與纖維複合而成的材質。然而，隨著生成式人工智慧模型的參數規模不斷擴大，處理器功率需求已輕易超過一千瓦，此時傳統材料的熱膨脹係數與矽晶片之間的巨大差距，就容易引發嚴重的結構問題。
有機基板在高溫下容易膨脹與收縮，導致基板出現明顯彎曲，業界常將這種現象稱為馬鈴薯片化。這種翹曲不僅會讓微小焊點產生裂縫，更直接限制了封裝尺寸的進一步擴展。目前有機基板在超過五十五毫米見方的規模時，尺寸穩定性就大幅下滑，而未來超大型封裝已指向一百毫米甚至更大的規格。此外，有機材料的表面較為粗糙，難以支援線寬與線距低於一點五微米的細微佈線，這也限制了小晶片架構下的資料傳輸效率。
相較之下，玻璃基板以其無定形、非多孔且極高平整度的本質，提供了解決這些瓶頸的天然優勢。玻璃的熱膨脹係數可以精準調整到接近矽晶片的程度，在高溫循環環境中，基板與晶片之間的應力失配大幅降低，從而提升了大型封裝的機械可靠性。同時，玻璃的高抗壓剛性讓它在薄型化設計中仍能維持優異的平面度，這對於先進的光學微影製程而言至關重要。
玻璃基板五大物理優勢完整比較
要理解玻璃基板為何被視為革命性選擇，最直接的方式就是透過具體物理指標來對比。以下表格整理了有機基板、玻璃基板與矽中介層在關鍵性能上的差異，這些數據來自產業技術分析，能幫助讀者快速掌握核心差別。
| 物理指標 | 有機基板 (ABF) | 玻璃基板 (Glass Core) | 矽中介層 (Silicon) |
|---|---|---|---|
| 熱膨脹係數 (CTE, ppm/°C) | 10-17 | 3-6 | 2.5-3 |
| 介電損耗 (Loss Tangent @ 10GHz) | 較高 (> 0.01) | 極低 (< 0.002) | 中等 (導電風險) |
| 平整度/翹曲 (100mm 範圍) | > 50μm | < 20μm | 極高精度 |
| 表面粗糙度 (nm) | 較高 | < 1 | 原子級 |
| 吸濕性 | 會吸濕 (影響電特性) | 不吸濕 (高可靠性) | 不吸濕 |
| 支持線寬/線距 (L/S) | 8-15μm | 2-5μm | 0.5-2μm |
從表格中可以清楚看到，玻璃基板在熱膨脹係數上能精準匹配矽晶片，介電損耗則極低，這意味著訊號傳輸時的能量耗損大幅減少。平整度與表面粗糙度的優勢，更讓它適合高密度互連的微影加工，而不吸濕的特性也提升了長期使用的可靠度。這些特性共同構成了玻璃基板在AI加速器、高頻通訊與光電整合等領域的競爭力來源。
玻璃貫穿孔技術：實現垂直互連的微觀橋樑
玻璃基板的核心技術之一就是玻璃貫穿孔（Through Glass Via, TGV）。這項技術是在玻璃材料上形成微型孔道，用來連接基板正面與背面的電氣路徑。TGV的出現，讓垂直方向的訊號傳輸變得更高效，也為高密度封裝提供了關鍵支撐。
目前業界開發了多種TGV形成方式，每種在孔徑控制、深寬比與生產效率上各有特色。第一種是雷射鑽孔，利用高能量雷射脈衝直接移除玻璃材料，這種方法速度快且適用性高，但傳統雷射容易在孔壁留下微裂紋與熱影響區，進而影響玻璃的機械強度。
第二種是雷射誘導深度刻蝕（Laser Induced Deep Etching, LIDE），這項技術被視為重要進展。它先以雷射改變玻璃特定區域的分子結構，接著透過化學濕式刻蝕選擇性溶解改質部分。LIDE能製造出深寬比超過15:1且孔壁極為平滑的貫穿孔，有效避免裂紋問題，大幅提升結構完整性。
第三種則是電漿刻蝕，利用高反應性電漿進行方向性移除材料。這種方式可達到高度均勻的孔徑控制，但對於較厚玻璃的穿透效率較低，通常需要精確的偏壓調控來引導離子垂直撞擊表面。
在TGV形成之後，後續的金屬化步驟同樣關鍵。工程團隊必須在孔洞內填充導電材料（通常為銅）。由於高深寬比的細小孔洞會限制電鍍液流動，容易出現空洞，因此有兩種主要解決方案。一種是完全填充型，將整個孔洞塞滿銅金屬，提供最佳的電氣傳導與熱傳導能力，不過製程時間較長。另一種是共形鍍層型，只在側壁鍍上一層薄銅，中央留空或填充其他材料，這能減少金屬與玻璃之間的應力失配，但電流負載能力相對較低。
根據技術評估，優化後的TGV製程能在十GHz頻率下，比矽穿孔的訊號損耗低一到二分貝，而且玻璃的低介電常數還能讓孔間雜訊耦合降低兩倍以上。這些細節顯示，TGV不只是簡單的孔洞，更是連接未來高性能運算的關鍵橋樑。
玻璃基板產品分類與對應應用場景
玻璃基板並非單一規格，而是涵蓋多種功能定位的產品家族。依照在封裝流程中的角色，大致可分為以下三類。
首先是載板玻璃，主要用於晶圓級封裝或面板級封裝過程中的暫時支撐。玻璃的高透明度讓它能搭配雷射剝離技術，提升晶圓處理的整體效率。
其次是玻璃核心基板，這是目前最受矚目的應用。它直接將封裝核心從有機樹脂替換為玻璃，提供極高的剛性，支持多達十二層以上的高頻寬記憶體與大型邏輯晶片的異構整合。
第三類是玻璃中介層，扮演晶片與封裝底座之間的訊號橋樑。相較於成本較高的矽中介層，玻璃中介層能以更親民的價格實現大面積互連，同時在高頻訊號完整性上表現更優，特別適合AI加速器與網路交換機。
除了功能定位，玻璃基板在不同應用領域也展現出獨特價值。以下表格整理了幾個主要領域的技術需求與優勢：
| 應用領域 | 技術要求 | 玻璃基板的優勢 |
|---|---|---|
| AI 加速器 / HPC | 超大封裝、萬億晶體管集成 | 平整度極高，解決大型模組的翹曲與開裂問題 |
| 射頻與 5G/6G | 低訊號損耗、高頻穩定性 | 極低介電損耗，可維持高達100GHz的訊號純度 |
| 光電整合 (CPO) | 光學透明度、微米級對準精度 | 天然透明，可直接嵌入光導波路，支持光纖耦合 |
| 高性能記憶體 (HBM) | 高垂直互連密度、散熱管理 | TGV技術支持超高密度I/O，配合散熱通孔提升效能 |
這些分類與應用，讓玻璃基板得以在從資料中心到通訊基礎設施的廣泛領域中，扮演越來越重要的角色。
全球產業競爭格局：三強鼎立與材料供應鏈
玻璃基板的商用化已成為全球規模的競賽，主導者包括半導體廠商、專業封裝代工廠以及傳統玻璃材料巨頭。
Intel在這領域投入超過十年研究，在亞利桑那州的先進封裝實驗室已展示出玻璃核心的測試晶片。公司策略是將玻璃基板視為晶圓代工服務的關鍵武器，並已宣布推出採用玻璃核心結合嵌入式多晶片互連橋接技術的處理器，目標在未來實現單一封裝內集成萬億個晶體管。為了加速生態系發展，Intel也開始探索專利授權模式，讓外部供應商能共同參與。
韓國廠商則憑藉顯示面板與記憶體的深厚基礎快速跟進。三星整合旗下多個事業體，借鏡大型面板處理經驗，計劃在二零二六年下半年全面量產，重點鎖定AI專用晶片客戶。SKC旗下的Absolics則在美國喬治亞州設立全球首座專用生產基地，已與AMD及AWS建立深度合作，並獲得政府晶片法案的資助，致力成為第三方玻璃基板的主要供應商。
材料供應端同樣關鍵。Corning提供多種熱膨脹係數範圍的精密玻璃，其熔融拉製工藝能產出表面極度平整的基板。NEG開發出結合玻璃電特性與陶瓷強度的微晶玻璃基板，支持高效的二氧化碳雷射加工，有助降低製造成本。AGC則憑藉面板產業的經驗，供應高度一致的大尺寸玻璃面板。
市場趨勢與區域分佈概況
玻璃基板市場正處於快速成長階段。二零二四年全球TGV相關市場規模約為八點六億美元，預計到二零三四年將成長至十五點五四億美元，年複合成長率達到八點九百分比。若聚焦在高端AI加速器應用，成長幅度預期更為顯著。
區域分布上，亞太地區憑藉強大的電子與半導體供應鏈，佔有主要份額。北美則因AI與高性能運算設計巨頭的推動，扮演技術領頭角色。歐洲則在汽車電子與專業研究機構的支持下，穩健發展。整體而言，儘管目前有機基板仍居主流，但玻璃基板有望在未來十年內取得先進封裝市場百分之二十到三十的份額，尤其在高價值伺服器晶片領域。
社群討論：工程師與玩家的興奮與顧慮
在技術社群中，玻璃基板的話題呈現明顯的兩極化。許多專業工程師認為，這項材料轉變不僅解決了散熱與效能瓶頸，更代表互連技術的一次範式轉移，讓封裝本身成為具有功能的智慧組件。他們預期玻璃基板能帶來約百分之四十的效能提升與百分之五十的功耗降低，成為支撐大型模型持續演進的重要基礎。
然而，也有聲音表達對玻璃脆性的擔憂。部分網友分享安裝大型處理器時，若壓力分布不均，可能導致基板瞬間碎裂的風險。另一些討論則指出玻璃的熱導率較低，但專業意見強調，透過高密度銅熱通孔的設計，實際上能實現更精準的熱管理。此外，初期生產成本較高，也讓部分消費者擔心最終產品價格會因此上升。
這些討論反映出玻璃基板雖然前景亮眼，但在實際應用中仍需克服使用者體驗與成本議題。
實施瓶頸與未來發展路徑
儘管優勢明顯，玻璃基板要實現大規模量產仍需面對幾項挑戰。目前生產良率約在百分之七十五到八十五之間，低於傳統有機基板的成熟水準。處理脆弱且透明的玻璃材料，也要求生產線更換專用搬運與檢測設備，資本投入相當可觀。
另外，玻璃與孔內銅金屬的熱膨脹係數差異（銅約十七ppm/°C），在反覆熱循環下可能產生界面剝離或微型裂紋，對長期可靠性構成考驗。設計工具目前多以樹脂材料為基礎，因此需要開發全新的規範與測試標準，以適應玻璃的剛性與脆性特徵。
展望未來，二零二七年至二零三零年將是關鍵轉型期。玻璃基板將支援超大型異構整合，容納超過十六個高頻寬記憶體堆疊、多核心計算單元與高速網路晶片，利用優異的尺寸穩定性突破現有封裝尺寸限制。
同時，共封裝光學技術也將充分發揮玻璃的透明特性，直接在基板內形成光學導波路，實現電訊號與光訊號的無縫轉換。透過面板級製造方式，借用顯示產業的大尺寸生產線，單位面積成本有望進一步下降，讓玻璃基板逐步普及至更廣泛的高端消費電子產品。
古老材料重塑計算未來
玻璃基板的興起，是半導體產業因應人工智慧算力需求所做的必然選擇。它不僅克服了有機材料的翹曲限制，更為高密度互連與光電整合開拓了全新路徑。雖然脆弱性、初期成本與工藝複雜度仍是待解課題，但在主要廠商與材料供應商的共同努力下，這項技術正穩步從實驗室走向實際數據中心應用。
對於關注半導體發展的讀者而言，持續追蹤TGV製程良率提升與全球標準化進展，將有助於掌握商業化時機。玻璃這種人類使用數千年的傳統材料，正以嶄新面貌重新定義現代運算的核心架構。
本文引用來源：
- Through The Glass: Why The Rapid Development Of TGV Demands Rigorous Analysis, https://semiengineering.com/through-the-glass-why-the-rapid-development-of-tgv-demands-rigorous-analysis/
- Glass Substrates: A New Packaging Platform for RF and Photonic Integration, https://www.lovechip.com/blog/glass-substrates-a-new-packaging-platform-for-rf-and-photonic-integration
- The Glass Revolution: Why Intel and SKC are Abandoning Organic Materials for the Next Generation of AI, https://markets.financialcontent.com/wral/article/tokenring-2026-1-8-the-glass-revolution-why-intel-and-skc-are-abandoning-organic-materials-for-the-next-generation-of-ai
- A Review of Glass Substrate Technologies – MDPI, https://www.mdpi.com/2674-0729/4/3/37
- The Global Market for Glass Substrates for Semiconductors 2026-2036, https://www.futuremarketsinc.com/the-global-market-for-glass-substrates-for-semiconductors-2026-20/
- Glass in Semiconductors 2026-2036: Applications, Emerging Technologies, and Market Insights – IDTechEx, https://www.idtechex.com/en/research-report/glass-in-semiconductors/1117
- How Intel’s High-Volume Glass Substrates Are Unlocking the Next Era of AI Scale, https://markets.financialcontent.com/stocks/article/tokenring-2026-1-19-the-glass-revolution-how-intels-high-volume-glass-substrates-are-unlocking-the-next-era-of-ai-scale
- Through the Glass: Why the Rapid Development of TGV Demands Rigorous Analysis, https://ontoinnovation.com/resources/through-the-glass-why-the-rapid-development-of-tgv-demands-rigorous-analysis/
- Glass Substrate TGV Market Outlook 2026-2032, https://www.intelmarketresearch.com/glass-substrate-tgv-market-24737
- Glass Core Substrates for Semiconductor Packaging Market 2025, https://semiconductorinsight.com/report/glass-core-substrates-for-semiconductor-packaging-market/
