新技術前瞻專題系列（二）：玻璃基板行業(yè)五問五答

——新技術前瞻專題系列（二）劉蒙劉蒙技術、封裝、檢測、應用等環(huán)節(jié)，上游為生產、展開，玻璃基板與有機基板相比可以實現(xiàn)1）超低平坦度（2）良好的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性（3）可實現(xiàn)更高的互連密度（但目前技術不成熟與市場接受度不高是玻璃基板面滲透率達50%以上。全球玻璃基板市場空間廣闊，2031年預計增長至113億美元。中國玻璃基板市場規(guī)模不斷擴大，2023年達333具有數(shù)十個tiles，功耗可能高達數(shù)千瓦且成本相當高。為追求推進摩爾定律極限，英特爾、三星、英偉達、臺積電等出用于先進封裝的玻璃基板，推動摩爾定律進步。三星將玻璃基板視為芯片封裝的未來，組建“軍團”加碼研發(fā)玻璃基板?；?，并計劃投產。臺積電已組建專門的團隊探索FOPLP技術，領域占一席之地。鉆孔設備環(huán)節(jié)，國內部分企業(yè)開始研發(fā)LIDE技術，有望實現(xiàn)鉆孔設備技術突破；顯影設備環(huán)節(jié)，隨板需求推動，對激光直接成像設備的需求持續(xù)芯片裸片傳送到封裝，它們卓越的機械穩(wěn)定性和更高的互連密度將有助于創(chuàng)造高性能芯片封裝。上世紀70年代以來，芯片基板兩次迭代，最開始是利用引線框架固定晶片，到90年代陶瓷基板取代了引線框架，現(xiàn)在最常見的是有機材料基板，而玻璃基板是下資料來源：Intel官網(wǎng)，東興證券研究所資料來源：Intel官網(wǎng)，東興證券研究所接至硅轉接板上，再把堆疊芯片與基板連接，實現(xiàn)芯片-轉接板-基板的三維封裝結構。玻璃基板封裝技術對其做了改進，將挑戰(zhàn)目體封裝技術的主導地位。（1）基板材料：從FC-BGA載板改為玻璃芯基板。（2）中介層：從硅改為玻璃基板。資料來源：鐘毅等《芯片三維互連技術及異質bump工藝引出實現(xiàn)3D互聯(lián)，被視為下一代先進封裝集成的關鍵技術。而TSV（硅通孔）技術是在硅中介層打孔。TGV是TSV的延續(xù)，兩者都是三維集成的關鍵技術，在實現(xiàn)更高密度的互連、提高性能和降低功耗等最小孔徑小于5微米、最小節(jié)距6微米，可通孔金屬化、表面布線、三維堆疊，又具有靈活廣泛的材料選擇性。其用玻璃，不是直接打成一個孔，而是讓它發(fā)生資料來源：三疊紀官網(wǎng)，東興證券研究所資料來源：CSDN，東興證券研究所資料來源：陳力等《玻璃通孔技術研究進展》，各公司官網(wǎng)，東興證券研究所自動駕駛汽車的實時數(shù)據(jù)處理。其耐高溫的特性也使它適合應用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等對溫度耐受性有嚴格要求的領材質在機械性能和抗沖擊性上具局限性，故在車載等高要求環(huán)境中的應AI2O3As2O3資料來源：e玻網(wǎng)天下公眾號，東興證券研究所資料來源：三疊紀官網(wǎng)，合明科技官網(wǎng)，東興證券研究所玻璃為基板材料，在芯片對準和互連方面有顯著優(yōu)勢。還可能引入超過100x100mm的大型封裝基板，允許封裝更多芯片，提高性能和TGV工藝流程比TSV更簡單高效，機械、激光或刻蝕等方法組合使用，均可批量進行玻璃打孔。由于玻璃本身絕緣特性，TGV無需資料來源：鐘毅等《芯片三維互連技術及異質集成研究進展》，新浪科技，東興資料來源：Intel官網(wǎng)，東興證券研究所濕度系數(shù)/（10-6/%RH）?CET差別/（10-6/℃)型接近“0”/接近“0”/接近“0”0/（1）低成本：大尺寸超薄面板玻璃易于獲取，及不需要沉積絕緣層，玻璃用硅刻蝕工藝，隨后需氧化絕緣層、薄晶圓的拿持等技術。信號與襯底材料有較強的電磁耦合效應，襯底中產生渦流現(xiàn)象，信號完取：康寧、旭硝子以及肖特等玻璃廠商可以量產超大尺寸（大于2應用領域廣泛：除在高頻領域外，透明、氣密性好、耐腐蝕等性能優(yōu)點使其在光電系統(tǒng)資料來源：CSDN，東興證券研究所存在一定局限性。感應耦合等離子體干法刻蝕技術控制精度高，刻蝕表面平整光滑，垂直度好，常用于刻蝕高深寬比結構，蝕嚴重。由于玻璃襯底上掩膜沉積工藝的限制，在深孔刻蝕時，需要一定的刻蝕選擇比。在保證側壁垂直性與刻蝕選擇比的大且多為通孔，電鍍時間和成本將增加；且與硅材料相比，玻璃表面平滑，與常用金屬（如Cu）的黏附性較差，容易造成玻璃制作的玻璃通孔孔徑大、孔間距大工藝簡單，可制作高密度、高深寬比的玻璃價格昂貴，不同圖形的精度區(qū)別較大成孔快，可制作高密度、高深寬比的玻璃通孔玻璃通孔側壁粗糙度小，無損傷可制作高密度、高深寬比的玻璃通孔存在側裂縫，粗糙度略大激光誘導刻蝕法成孔快，可制作高密度、高深寬比的玻璃通孔，玻璃通孔無資料來源：陳力等《玻璃通孔技術研究進展》，東興證券研究所發(fā)展，芯片需求持續(xù)增長，作為核心材料的IC封裝基板已成為PCB行業(yè)中增長最快的細分行業(yè)。受益于先進封裝技術發(fā)展及算力需求02022-2029年全球IC封裝基板市場規(guī)模統(tǒng)計預測（單位：億美元）20222023資料來源：華經產業(yè)研究院，MordorIntelligence，新浪財經，電子工程世界，東興證券研究所資料來源：廣東省電路板行業(yè)協(xié)會GPCA，東興證券研究所璃基板市場空間廣闊。根據(jù)DateBridgeMarketResearch預測，將從2023年的65.4億美元增長至2031年的113億美元，預測期內，求量不斷增加，進而推動了玻璃基板市場的增長。中商產業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2022年中國玻璃基板市場規(guī)模約為310億元，2023年2023-2031年全球玻璃基板市場規(guī)模預測(單位：億美元)2018-2023年中國玻璃基板市場規(guī)模（單位：002018年2019年2020年2021年2022年2023年資料來源：DateBridgeMarketResearch，東興證券研究所資料來源：中商產業(yè)研究院，東興證券研究所市場的發(fā)展，國內企業(yè)逐漸崛起，開始在全球市場中占據(jù)一定份額。美國康寧在玻璃基板行業(yè)中占據(jù)將重點轉移到高世代線上，國內廠商正在加速填補在高世代線領域的差資料來源：中商產業(yè)研究院，東興證券研究所3%1%22%29%21%24%資料來源：華經產業(yè)研究院，東興證券研究所高世代玻璃基板的廠商較少，大多依賴與國際巨頭合作。2019年6月份，次實現(xiàn)8.5代TFT-LCD超薄浮法玻璃基板國產化。目前彩虹股份8.5代溢流法基板玻璃產線在合肥點火投產。隨著中國在面板產業(yè)的話語權越來越大及國產廠商不斷技術突破，玻璃基板國產化提速，市場一定政府補助。因此國產玻璃基板價格會顯著低于進口的玻璃基板。對下游面板廠商來說，使用國產材料使其成本更得更大的價格優(yōu)勢。所以在面板產能向大陸集中趨勢明確的背景下，材料國產替代河南鄭州4條顯示基板G5生產線河北石家莊3條顯示基板G5生產線安徽蕪湖10條G6TFT-LCD玻璃基板河南洛陽超薄生產線江蘇張家港G5代液晶基板玻璃生產線陜西咸陽G7.5代液晶基板玻璃生產線陜西咸陽G7.5代液晶基板玻璃生產線資料來源：智研咨詢，東興證券研究所使出渾身解數(shù)，以圖納入更多晶體管、實現(xiàn)更強算力，“玻璃基板”便代表材料環(huán)節(jié)的競爭。從英特爾的率先入局，到三星、等企業(yè)聞風而入，用玻璃材料取代有機基板正成為多的信號，包括基本的小芯片設計。但在高端芯片中，有機基板將在未來幾年達到能力極限，tiles，功耗可能高達數(shù)千瓦。此類SiP需小芯片間非常密集的互連，同時確保整個封裝在生產或（基板上晶圓上的芯片）及其衍生品（例如英特爾的Co-EMIB）這些技術使公司能將芯片的關鍵路徑與快速而致密的硅片連接在一起，但成本資料來源：電子工程專輯，東興證券研究所資料來源：各公司官網(wǎng)，東興證券研究所先進處理器，計劃于2026~2030年量產。多芯片SiP，在芯片上多放置50%裸片，塞進更多Chiplet邊界，能為數(shù)據(jù)中心、人工智能和圖形構建提供改變游戲規(guī)則的解決方案，推動摩爾定律進步。資料來源：Intel官網(wǎng)，東興證券研究所資料來源：Intel官網(wǎng)，東興證券研究所“統(tǒng)一戰(zhàn)線”，著手研發(fā)玻璃基板。在1月的CES2024上，三星電機提出，2024年將建立一條玻璃基板原型生產線，目標是2025年生產原顯示將承擔玻璃加工等任務，三星電機將通過與聯(lián)盟最大限度地發(fā)揮研基板的供應鏈已啟動，目前處于設計微調和測試階段。GB200不僅在算力上實現(xiàn)了質的飛躍，將AI性能提升至著降低。后續(xù)GB200芯片的正式投產，將明顯拉資料來源：IT之家，東興證券研究所資料來源：NVIDIA官網(wǎng)，東興證券研究所提供了單位成本更低的封裝解決方案。出于整體市場需求和材料限制，臺積電過往在FOPLP技術上不斷催促，臺積電不僅開足馬力進軍半導體扇出面板級封裝（FOPLP），而且大力投資玻璃基年的時間等待成熟，最快2026年實現(xiàn)量產。臺積電將會在2024年9月召開的半導體會議上，公布FOPLP封裝技術的細節(jié)，并公資料來源：網(wǎng)易，東興證券研究所FOWLPFOWLPFOPLP資料來源：網(wǎng)易，東興證券研究所步增長趨勢，2023年增至8244.10萬噸。作為玻璃基板原料之一，氧化鋁需求有望在二氧化硅基質中加入氧化鈣和氧化鈉等成分制成，配方相對簡單，技術門檻不高。高鋁玻璃是在基礎玻璃成分中加入氧化不僅顯著提升玻璃材料的強度，還降低了強化處理的難度，高鋁玻璃具有高配方壁壘和復雜的制造工藝，全球僅康寧等少數(shù)企技術。東旭光電子公司旭虹光電自主研發(fā)的Panda高鋁玻璃是中國第一款光熱發(fā)電領域的高附力值玻璃，也是全球范圍內首次采用資料來源：ZEALER公眾號，東興證券研究所8186.188244資料來源：國家統(tǒng)計局，新浪財經，東興證券研究所玻璃基板生產環(huán)節(jié)玻璃基板生產環(huán)節(jié)1）高溫熔融：將混合的原料放入1500℃以上的高溫熔窯中熔融一定時間，確保原料充分熔化并璃液澆在液態(tài)錫流上，讓其逐漸冷卻凝固；二、卷板法，玻璃液倒在金屬帶上，通過傳送帶運動使寸基板切割成所需尺寸，并打磨邊角，提高產品平整度和光潔度。（5）清洗檢板產品能為不同尺寸需求的下游面板客戶包括京東方、龍騰光電等國內知名高端制造企業(yè)提供高品質玻璃基板56資料來源：新材料在線，東興證券研究所資料來源：搜狐，東興證券研究所主要鉆孔設備依舊以進口為主，但進口設備存在訂購周期長、售后服務差等問題，國內封裝基板企業(yè)亟待尋求國產化企業(yè)開始研發(fā)LIDE技術，如大族顯視與半導體研發(fā)出激光誘導蝕刻快速成型技術(LIERP)，驗證解決了在深徑比(資料來源：vitrion，東興證券研究所資料來源：大族半導體官網(wǎng)，東興證券研究所為激光直接成像技術（LDI）和傳統(tǒng)菲林曝光技術。相對于使用菲林材料的傳統(tǒng)曝光工序，激光直接成像技術使用顯示領域，LDI設備已成為生產線上的關鍵設備，國內LDI設備產量大幅增長。2023年中國激光直接成像（LDI）設備產量2求量447臺；預計2024年中國激光直接成像（LDI）設備產量約300臺，市場需求量約500臺。目前。國內主要LDI設備生產企業(yè)資料來源：大族數(shù)控2023年報，東興證券研究所2019-2024中國激光直接成像（LDI）設備產02019202020212023資料來源：共研網(wǎng)，智研咨詢，東興證券研究所與TSV硅基半導體工藝自下而上的盲孔電鍍填充相比，在流體力學與質量傳輸方面存在明顯差異。盲孔填充時，鍍液在孔內在通孔內部，鍍液可以流動從而加強內部的傳質。且通孔與盲孔的幾何形狀不同，沒有盲孔底部，不會產生自下而上的填充方式。T孔與盲孔在幾何形狀、流場、質量傳輸?shù)确矫娴牟町惐砻嫣幚砑捌浣饘倩婂冞m配方案，電鍍金屬化方案/銅漿塞孔工藝深徑比＜20:1，金屬化結合強度可達8.26N/cm以上。盛美上海推出用于FOPLP的UltraECPap-p面板級電鍍設備，可加工尺寸高達515×510毫米的面板，同時具600x600毫米版本可和玻璃基板，可用于硅通孔填充、銅柱、鎳和錫銀電鍍、焊料資料來源：陳力等《玻璃通孔技術研究進展》，東興證券研究所資料來源：AMT官網(wǎng)，東興證券研究所系列獨特優(yōu)勢，如今玻璃晶圓越來越多作為MEMS的技術組成，并作為其他電子產品中硅晶圓的替代襯底。MEMS傳感器即使在惡境中，也具有高可靠性和長時間運行的完美表現(xiàn)，玻璃晶圓為這些敏感元件提供了強大保護，防止其被侵蝕或損壞。據(jù)MordorIntell預測，全球MEMS市場規(guī)模2024年達168.1億美元，2029年將達251.9億美元，預測期內復合年增長率為8.4在消費電子產品中，玻璃晶圓通常作為載體。在使用半導體制造的電子器件市場中，玻璃晶圓由于優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐化學作襯底材料。在物聯(lián)網(wǎng)設備領域，玻璃晶圓已被用于MEMS和傳感器。其他應用包括LCD顯示器、觸控板，太陽能電池和電致發(fā)光資料來源：三疊紀官網(wǎng)，東興證券研究所300250200500資料來源：MordorIntelligence，東興證券研究所玻璃基板是封裝基板未來發(fā)展的大趨勢，全球半導體龍頭復旦大學工學碩士，2022年6月加入東興證券研究所，現(xiàn)任電子行業(yè)首席分析師。曾就職于Foundry廠、研究所和券商資管，分別擔任工藝集成工程師、研究員和投資經理。證書編號：S14805220首席分析師，覆蓋傳媒、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、通信等行業(yè)。上海交通大學工學碩士。8年證券從業(yè)經驗計算機行業(yè)分析師，對外經濟貿易大學金融碩士，2021年加入東興證券，主要覆蓋基礎軟件、數(shù)據(jù)要素、金融科技、汽車智能化等板塊。負責本研究報告全部或部分內容的每一位證券分析師，在此申明，本報告的觀點、邏輯和論據(jù)均為分析師本人研究成果，引用的相關和文字均已注明出處。本報告依據(jù)公開的信息來源，力求清晰、準確地反映分析師本人的研究觀點。本人薪酬的任何部分過去不曾與、現(xiàn)在不與，未來也將不會與本報告中的具體推薦或觀點本證券研究報告所載的信息、觀點、結論等內容僅供投資者決策參考。在任何情況下，本公司證券研究報告均不構成對任何機構和個人的本研