摘要：我们正处在一个算力焦虑的时代：手机用久了会卡顿，AI模型响应不够快，自动驾驶的决策总差些火候。人们通常觉得是芯片性能不够，但问题其实也出在芯片封装这个容易被忽视的环节。

我们正处在一个算力焦虑的时代：手机用久了会卡顿，AI模型响应不够快，自动驾驶的决策总差些火候。人们通常觉得是芯片性能不够，但问题其实也出在芯片封装这个容易被忽视的环节。

过去二十年，芯片性能快速提升，但封装技术却进展缓慢。如今，它已成为制约AI、高性能计算和5G发展的关键瓶颈之一。

现在，一场根本性变革正在发生。主角是我们熟悉的玻璃，借助一项名为"玻璃通孔"的技术，玻璃正在取代传统封装材料。

当芯片封装的瓶颈被打破，我们的算力瓶颈能否真正得到解决？

要理解这场革命，我们必须先看清问题的根源。目前，绝大多数芯片都安装在一块名为“有机载板”（通常是ABF材质）的基板上。

你可以把它看作一块高精度的、布满电路的“塑料板”。在PC时代，它表现优异，但进入AI时代，它的三大原罪彻底暴露：

一是有机材料天生就对温度敏感，当AI芯片全速运转，核心温度飙升至近100℃时，这块“塑料地基”会发生肉眼不可见的翘曲和形变。这对于上面蚀刻着比头发丝还细万倍的电路来说，是毁灭性的。

电路的扭曲会导致信号传输错误，甚至造成芯片内部的微观连接断裂，最终导致设备卡顿、死机甚至永久损坏。

二是有机材料的绝缘性并不完美，电信号在其中传输时，会产生显著的能量损耗和延迟，专业术语叫“高介电损耗”。这就好比运动员在泥潭里跑步，无论核心芯片有多强劲，信号在传输过程中都被大大拖慢了。

对于每秒需要传输数万亿比特数据的人工智能和数据中心而言，这种损耗是无法容忍的。

三是有机载板的导热性极差，导致芯片产生的巨大热量被“闷”在里面，无法高效散发出去。这迫使芯片厂商不得不采用“降频”的手段来控制温度，牺牲性能以换取稳定，这也是为什么你的高性能设备在高负载下会“掉链子”的根本原因。

这三大问题死死地堵住了摩尔定律前进的道路，芯片设计得再快，也快不过这块“塑料地基”的拖累。

玻璃，以其极致的物理和电气特性，成为了破壁的唯一希望。这里说的不是窗户玻璃，而是经过特殊制造的、超纯净、超平整的高性能玻璃芯基板。

它完美地解决了有机载板的所有痛点：

其一玻璃的热膨胀系数极低，几乎不受温度变化影响。从零下40℃的极寒到数百摄氏度的高温，它都能保持惊人的平整度和尺寸稳定性，为制造更精细、更密集的电路提供了完美的平台。

其二玻璃是地球上最优秀的绝缘材料之一，它的介电常数极低，信号在其中传输的损耗比在有机载板上减少了几个数量级。电信号在其中畅行无阻，确保了数据的完整性和超高速度。

最后玻璃的导热性能远胜于有机材料，能够快速将芯片核心的热量均匀导出，确保芯片可以在“凉爽”的状态下全速运行，彻底释放其设计性能。

但问题来了，玻璃虽然完美，但它坚硬、绝缘的特性也意味着在上面加工电路、实现垂直互联的难度呈指数级上升。如何在这块完美的“地基”上打通上下层的连接？这就是核心技术TGV（玻璃通孔）登场的时刻。

TGV技术，是一个在玻璃上进行微观“精密打井”的过程。首先，使用超快激光在玻璃内部进行定点改性，使其结构变“脆”；然后通过化学湿法蚀刻，将改性区域精准地溶解掉，形成深宽比极高（例如深度是宽度的10倍以上）的微型垂直通道；最后，通过溅镀和电镀工艺，将导电的铜金属无缝填充进去，形成一个个垂直的导电柱。

这些密布的TGV，构成了芯片内部的3D信号“电梯”，使得多层芯片、高带宽内存（HBM）的堆叠成为可能，而且信号传输几乎零损耗。这正是AI芯片梦寐以求的方案。

一项颠覆性技术从概念到量产，需要漫长的时间和产业链的共同努力。玻璃基板的发展，就是一部浓缩的半导体创新史。

2004年美国佐治亚理工学院（Georgia Tech）封装研究中心（PRC）首次系统性地提出将玻璃用作半导体封装基板的设想，并启动了名为“3D Glass Interposer”的研究项目。

这被普遍认为是玻璃基板技术的思想源头。

2008-2012年全球各大研究机构，包括德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer IZM），开始跟进研究。此阶段的重点是攻克TGV的形成方法，如激光诱导蚀刻（LIE）和光敏玻璃技术，并验证其在射频（RF）模块等小范围应用中的可行性。

成果主要停留在学术论文和实验室原型阶段。

2015年，半导体巨头英特尔（Intel）正式公开其玻璃芯基板研发计划。他们意识到，要实现未来处理器的性能飞跃，必须从封装材料上进行根本性变革。

2019年，经过多年研发，英特尔首次展示了搭载玻璃芯基板的处理器功能原型。虽然尚未量产，但这一成果向全行业证明了该技术路线的巨大潜力，引发了产业链的广泛关注。

同期三星电机（Samsung Electro-Mechanics）也开始积极布局，将玻璃基板视为下一代封装平台的核心，并启动了与材料、设备厂商的合作。

2022年，全球最大的玻璃制造商康宁（Corning）宣布与封装龙头日月光（ASE）合作，共同开发用于先进封装的玻璃基板量产解决方案，标志着材料端与制造端的深度绑定。

2023年9月，英特尔再次震惊业界，宣布其玻璃芯基板技术取得重大突破，并计划在**2026-2030年**间正式投入大规模量产，应用于下一代数据中心和AI芯片。

2024年，台积电（TSMC）在技术研讨会上透露，其玻璃基板技术正在稳步推进，预计在2025到2026年期间实现小批量生产，并将其视为CoWoS等先进封装技术的演进方向。同时，全球各大设备商如Manz亚智科技，也在TGV蚀刻、电镀等关键设备上取得了商业化成果，为量产铺平了道路。

如今，玻璃基板的产业化进程正在加速。当它与面板级封装技术相结合时，能够发挥出"1+1>2"的协同效应。

这种技术通过在大型玻璃基板上进行批量制造，不仅使生产成本降低了30%以上，更让生产效率得到数倍提升。

这项技术突破将给我们的生活带来实实在在的改变：搭载玻璃基板的AI芯片，算力将实现翻倍增长，同时保持更低的能耗；智能手机和笔记本电脑可以做得更加轻薄，续航时间也将显著延长；自动驾驶系统将获得更稳定可靠的计算能力，行车安全性将得到进一步提升。

当前，芯片产业的发展重点正在从晶体管微缩转向封装技术创新。在这场由玻璃基板引领的技术变革中，谁能够率先突破，谁就将在未来的科技竞争中占据主导地位。

来源：修竹书生一点号