新技术前瞻专题系列（二）：玻璃基板行业五问五答

DONGXING SECURITIES分析师刘航执业证书编号：S1480522060001分析师石伟晶执业证书编号：S1480518080001分析师刘蒙执业证书编号：S1480522090001分析师张永嘉执业证书编号：S1480523070001公司研究东兴证券股份有限公司证券研究报告玻璃基板行业五问五答——新技术前瞻专题系列（二）东兴证券研究所2024年9月25日摘要语言学习平台Q1:玻璃基板是什么？玻璃基板是下一代芯片基板，核心材料由玻璃制成。玻璃基板封装关键技术为TGV。玻璃基板产业链包括生产、原料、设备、技术、封装、检测、应用等环节，上游为生产、原料、设备环节。因独特的物理化学属性，玻璃基板在电子元件材料应用领域展现出巨大潜力。Q2：玻璃基板与传统硅片和PCB相比有哪些优劣势? 和CoWoS-S封装比，玻璃基板封装技术的优势可从基板材料、中介层、关键技术、成本四方面展开，玻璃基板与有机基板相比可以实现：（1）超低平坦度（2）良好的热稳定性和机械稳定性（3）可实现更高的互连密度（4）可将图案变形减少50%。但目前技术不成熟与市场接受度不高是玻璃基板面临的两大挑战。Q3：玻璃基板行业的市场空间、竞争格局怎样? 全球IC封装基板市场快速发展，预计2029年规模达315.4亿美。玻璃基板为最新趋势，预计5年内渗透率达50%以上。全球玻璃基板市场空间广阔，2031年预计增长至113亿美元。中国玻璃基板市场规模不断扩大，2023年达333亿元。康宁占全球市场主导地位，份额占比48%。国内厂商成本优势显著，玻璃基板国产化提速，市场空间巨大。Q4：巨头为何在当前节点推玻璃基板? 在高端芯片中，有机基板将在未来几年达到能力极限，以英特尔为例，英特尔将生产面向数据中心的 SiP，具有数十个tiles，功耗可能高达数千瓦且成本相当高。为追求推进摩尔定律极限，英特尔、三星、英伟达、台积电等大厂入局玻璃基板。英特尔率先推出用于先进封装的玻璃基板，推动摩尔定律进步。三星将玻璃基板视为芯片封装的未来，组建“军团”加码研发玻璃基板。英伟达的GB200或将使用玻璃基板，并计划投产。台积电已组建专门的团队探索FOPLP技术，并大力投资玻璃基板研发。Q5:玻璃基板产业链的哪些环节有望受益? 玻璃基板产业链上游原料、生产、设备环节有望受益。生产环节，国内玻璃基板生产厂商有望在高世代领域占一席之地。钻孔设备环节，国内部分企业开始研发LIDE技术，有望实现钻孔设备技术突破；显影设备环节，随着电子信息产业快速发展及玻璃基板需求推动，对激光直接成像设备的需求持续增长；电镀设备环节，玻璃基板技术不断成熟，给电镀设备升级带来巨大商机。投资建议：玻璃基板是封装基板未来发展的大趋势，全球半导体龙头争相布局。受益于算力芯片技术发展，产业链有望迎来加速成长，受益标的：天承科技、沃格光电、三超新材、德龙激光、帝尔激光等。风险提示：下游需求放缓、技术导入不及预期、客户导入不及预期、贸易摩擦加剧。Q1玻璃基板是什么？1. 玻璃基板是核心材料用玻璃制成的芯片基板语言学习平台芯片基板是芯片裸片所在的介质，是芯片封装最后一步的主角，玻璃基板是下一代基板。在确保芯片结构稳定性的同时，基板还将信号从芯片裸片传送到封装，它们卓越的机械稳定性和更高的互连密度将有助于创造高性能芯片封装。上世纪70年代以来，芯片基板材料经历了两次迭代，最开始是利用引线框架固定晶片，到90年代陶瓷基板取代了引线框架，现在最常见的是有机材料基板，而玻璃基板是下一代基板。玻璃基板是核心材料由玻璃制成的基板。玻璃基板是用玻璃取代有机封装中的有机材料，并不意味着用玻璃取代整个基板，而是基板核心的材料将由玻璃制成。简单来说，就是在玻璃上打孔、填充和上下互联，以玻璃为楼板构建集成电路的高楼大厦。图2:Intel的玻璃基板资料来源：Intel官网，东兴证券研究所图1:下一代芯片基板为玻璃基板资料来源：Intel官网，东兴证券研究所1. 玻璃基板封装技术是对CoWoS-S封装的改进语言学习平台玻璃基板封装技术对CoWoS-S封装进行了改进，将挑战目前半导体封装技术的主导地位。台积电的2.5D芯片封装技术CoWoS-S是将芯片连接至硅转接板上，再把堆叠芯片与基板连接，实现芯片-转接板-基板的三维封装结构。玻璃基板封装技术对其做了改进，将挑战目前半导体封装技术的主导地位。（1）基板材料：从FC-BGA载板改为玻璃芯基板。（2）中介层：从硅改为玻璃基板。（3）关键技术：从硅通孔TSV改成玻璃通孔TGV。资料来源：钟毅等《芯片三维互连技术及异质集成研究进展》，东兴证券研究所图3:玻璃基板封装和CoWoS-S封装结构对比1. 玻璃基板封装的关键技术是TGV语言学习平台玻璃基板封装的关键技术是TGV。TGV（玻璃通孔）技术是通过在玻璃基板上制作垂直贯通的微小通孔，并在通孔中填充导电材料，从而实现不同层面间的电气连接。TGV 以高品质硼硅玻璃、石英玻璃为基材，通过种子层溅射、电镀填充、化学机械平坦化、RDL再布线，bump工艺引出实现3D互联，被视为下一代先进封装集成的关键技术。而TSV（硅通孔）技术是在硅中介层打孔。TGV是TSV的延续，两者都是三维集成的关键技术，在实现更高密度的互连、提高性能和降低功耗等方面发挥重要作用。目前TGV技术已推进至第三代，最小孔径小于5微米。第三代TGV技术采用精准激光诱导和湿法工艺，既具有超高精度三维加工能力——最小孔径小于5微米、最小节距6微米，可通孔金属化、表面布线、三维堆叠，又具有灵活广泛的材料选择性。其用小功率特殊激光器处理玻璃，不是直接打成一个孔，而是让它发生光化学反应。使材料选择没有严格的限制，实现了应用场景的扩大。图5:TGV和TSV技术示意图资料来源：三叠纪官网，东兴证券研究所图4:玻璃孔径最小5微米，最小节距6微米资料来源：CSDN，东兴证券研究所TSV（硅通孔）TGV（玻璃通孔）1. 玻璃基板的产业链语言学习平台玻璃基板产业链包括生产、原料、设备、技术、封装、检测、应用等环节。上游为生产、原料、设备环节，中游为技术、封装检测环节，下游为应用环节。资料来源：陈力等《玻璃通孔技术研究进展》，各公司官网，东兴证券研究所图6:玻璃基板产业链及各环节相关企业1. 玻璃基板的产业链语言学习平台玻璃基板产业链上游为生产、原料、设备环节。玻璃基板制造需硅砂、纯碱、石灰石、硼酸、氧化铝等原料；玻璃基板生产工艺包括高温熔融、均化处理、成型、加工、清洗检验和包装等环节；玻璃通孔设备包括钻孔、电镀、溅射、显影设备。玻璃基板因独特的物理化学属性，在电子元件材料应用领域展现出巨大潜力。玻璃基板有望在需要高算力和低延迟的场景中大展身手，如自动驾驶汽车的实时数据处理。其耐高温的特性也使它适合应用于工业物联网、边缘计算等对温度耐受性有严格要求的领域。然而，玻璃材质在机械性能和抗冲击性上具局限性，故在车载等高要求环境中的应用仍受限。图7:玻璃基板的应用领域资料来源：e玻网天下公众号，东兴证券研究所表1：玻璃基板原料成分及其含量资料来源：三叠纪官网，合明科技官网，东兴证券研究所成分含量（%）成分含量（%）成分含量（%）SiO258.5±0.5AI2O315.3±0.5B2O39.