最近的網(wǎng)速已經(jīng)快要趕不上科技行業(yè)變化的速度了。
AI火,能理解,說算力很缺,也可以理解,然后內(nèi)存不夠了,能源不夠了,通信帶寬不夠了,感覺AI產(chǎn)業(yè)鏈上的每個環(huán)節(jié)最近都在挨個成為短板和熱點,散戶們也在一輪又一輪地對著行情研究前沿技術。
最近又看到一件事:京東方和康寧簽了合作備忘錄,說要一起造玻璃,還說是給芯片封裝用的,叫玻璃基板。
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等一下。京東方我認識,做面板的,康寧我也認識,做玻璃的。兩家合在一起造玻璃我能理解,怎么又跟芯片扯上了?
研究了一下,干這事兒的人還不少,英偉達、英特爾、三星、臺積電,叫得上名字的基本全在,萬億市值的巨頭帶著一幫千百億的公司說要一起造玻璃,給芯片做封裝,不然又要成瓶頸了。
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然后再一看,發(fā)現(xiàn)它們要顛覆的對象,是味之素,就是那個做味精的日本公司。
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全世界最前沿的科技公司,聲勢浩大說要搞大事,核心訴求是覺得一個味精公司做的東西不夠用了,要自己造玻璃。
這里面的故事值得盤一盤。
01 老搭檔再度聯(lián)手
對于京東方和康寧合作這件事情本身,市場的興奮度有目共睹,這條消息出來的第二天,不只是京東方自己的股價劇烈波動,整個玻璃基板相關板塊都跟著拉了一輪。后來京東方自己還發(fā)了風險提示公告,說這只是合作意向,新業(yè)務還沒量產(chǎn),別太激動。
但外界的反應不是沒有原因的,這兩家公司做的主要是To B的業(yè)務,不太面向消費者,大多數(shù)人對它們沒有太直觀的感受,但在玻璃基板這件事上,這兩家各自的底子其實都是有說法的。
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首先是康寧,大多數(shù)人知道康寧,可能是因為手機上的大猩猩玻璃,但這家公司的底子比手機蓋板玻璃厚得多。
康寧創(chuàng)立170多年了,它一輩子干的事情可以總結為:用玻璃科學解決世界上最難的材料問題。它最重要的一個發(fā)明,是低損耗光纖,康寧做出了能讓光信號在玻璃絲里低損耗地長距離傳輸?shù)墓饫w,沒有這根光纖,就不會有后來的互聯(lián)網(wǎng)和全球通信網(wǎng)絡,整個信息時代的基礎設施,有一層是建在康寧的玻璃上面的。
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在顯示領域,康寧也是全球面板基板玻璃的絕對老大,市占率超過一半,并且,兩家合作二十多年了,京東方最大的玻璃供應商就是康寧。
有意思的是,就在跟京東方簽約的兩周前,康寧剛跟英偉達簽了另一份重磅合作,把美國光連接制造產(chǎn)能擴大10倍,光纖產(chǎn)能擴大50%以上,全部用來給AI數(shù)據(jù)中心造光通信基礎設施。這也解釋了為什么市場會出現(xiàn)各種傳聞,搞得京東方需要出面澄清:與英偉達暫未開展業(yè)務合作。
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再說京東方。京東方做面板做了三十年,到2024年,全球面板出貨量在電視、顯示器、平板、筆電和手機五大終端全部排名第一。這么多年走下來,它攢下的核心能力可以大致分為:半導體顯示技術、玻璃基加工、大規(guī)模集成制造。
做面板的本質(zhì),就是在大面積玻璃上做半導體級的精密加工——清洗、光刻、鍍膜、蝕刻、布線——這些工藝跟芯片封裝需要的底層能力,有相通之處。
京東方顯然很早就意識到了這一點。2018年,公司悄悄成立了傳感部門,開始往半導體方向探索,外界幾乎沒注意到。更耐人尋味的是,京東方多年來一直在秘密運行一條6/8寸兼容傳感中試線,投了幾個億元,專門支撐硅MEMS傳感器和玻璃基無源器件等的開發(fā)。
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到了2024年,京東方?jīng)Q定攤牌,當年,京東方董事長陳炎順正式提出"第N曲線"升維戰(zhàn)略。核心邏輯就一句話:不是什么熱就追什么,而是從京東方自己的三個看家能力出發(fā),往先進封裝、鈣鈦礦光伏這些新賽道延伸。同一場大會上,京東方展出了面向半導體封裝的玻璃基面板級封裝載板,被也被稱為中國大陸第一家從顯示領域切入半導體封裝的企業(yè)。
同年,京東方投了9.93億元建設玻璃基封裝載板試驗線,關鍵技術實現(xiàn)突破,向部分國內(nèi)客戶交付了板級樣品。據(jù)行業(yè)媒體報道,2025年北京亦莊項目已進入設備搬入和安裝階段,按當時的路線圖目標,2027年形成量產(chǎn)能力,2029年再上一個臺階。
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注意,首批產(chǎn)能瞄準的是顯示驅動芯片,不是一上來就做CPU和GPU,而是從自己最熟的領域切入,一步步往上走。有家芯片設備供應商在接受日經(jīng)采訪時說了句話:很多面板廠都想切入半導體,但京東方成功概率最高,因為它資源夠多,技術推進夠主動。
一家做了三十年面板的公司,正在把底層能力往芯片封裝的新方向上遷移,170年的老搭檔康寧陪它一起走,錢投了,路線圖畫了,只是量產(chǎn)還沒到。
不過,玻璃基封裝這件事情,肯定是有搞頭的,我們先來理解這件事在整個半導體領域的意義,或者說,芯片封裝的基板材料,怎么就到了非換不可的地步。
02 塑料撐了近三十年,AI來了就不行了
首先說,芯片這東西,造出來之后不能裸著用。它需要一個底座,把芯片固定住,把信號接出來,把熱散出去。這個底座就是基板,你可以理解為芯片的地基,也是芯片和外面世界溝通的橋。
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基板材料這些年換過好幾代。上世紀70年代用引線框架,90年代換成陶瓷,再往后就是現(xiàn)在主流的有機材料,也就是塑料。
90年代那次換代,英特爾是主要推手,帶著行業(yè)從陶瓷轉向了有機材料,然后一家做味精的日本公司出場了。
味之素,Ajinomoto,你大概在超市調(diào)料區(qū)見這個品牌的產(chǎn)品,這家公司的主業(yè)確實是做味精和氨基酸,但它在氨基酸化學上積累了幾十年的技術,后來把這些技術嫁接到了電子材料領域,做出了一種叫ABF的絕緣薄膜,Ajinomoto Build-up Film。
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1999年,ABF被一家主要半導體廠商采用,此后二十多年,全球幾乎所有高端CPU的基板都用它做絕緣層。英特爾的、AMD的、英偉達的,你用的電腦和手機里的芯片,大概率都躺在味之素做的薄膜上面。
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圖|ABF
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一家味精公司,在芯片封裝領域悶聲做了二十多年關鍵供應商,它的地位有多深,你從產(chǎn)品名字就能感受到:ABF的全稱里直接嵌著Ajinomoto,味之素的名字,在這個行業(yè)里基板絕緣膜幾乎就等于ABF,ABF就等于味之素。你永遠想不到產(chǎn)業(yè)鏈最深處藏著什么公司。
但問題來了,有機基板,也就是塑料基板,有三個繞不過去的物理問題,以前芯片沒那么大、功率沒那么高,問題都不算致命,湊合能用,但AI芯片來了之后,問題被同時放大到了極限。
熱了會翹。塑料和硅芯片的熱膨脹系數(shù)差距很大。通俗說就是,溫度一高,塑料膨脹得快,硅芯片膨脹得慢,兩個東西變形不同步,基板就會彎起來。以前芯片小、功率低,翹一點無所謂,但AI芯片越做越大,功率逼近千瓦級,封裝面積也在急劇擴大。基板一彎,連接芯片和基板的那些微小焊點就會被拉裂,整個芯片直接報廢。
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信號傳不好。塑料不是好的絕緣體,高頻信號穿過去會損耗、會失真,AI芯片需要處理的數(shù)據(jù)量是以前的幾個數(shù)量級,芯片之間需要傳的數(shù)據(jù)越來越多、頻率越來越高,對信號質(zhì)量的要求已經(jīng)高到塑料跟不上了。
線路做不細。塑料表面粗糙,在上面畫電路就像在砂紙上畫工筆畫,精度有上限,AI芯片需要把更多的芯片塞進同一個封裝里,芯片之間的連線越來越密,塑料基板能提供的精度已經(jīng)不夠用了。
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塑料不是不好,它撐了近三十年確實能打,但這一波AI算力需求的爆發(fā)式增長,不只是逼著芯片本身在進化,服務器散熱方案、冷源供應、芯片間的高速通信,產(chǎn)業(yè)鏈上一個接一個的環(huán)節(jié)都被推到了原有方案的極限,不得不去工具箱里翻找新的辦法。基板材料也不例外,而行業(yè)翻出來的答案,是玻璃。
03 為什么偏偏是玻璃
先說清楚一件事:玻璃基板不是把芯片直接放在一塊玻璃窗上,它是把基板的核心材料從塑料換成了特種玻璃,也就是高純度的硼硅酸鹽玻璃、熔融石英之類的材料,雜質(zhì)含量嚴格控制,專門為半導體封裝設計,然后在這塊玻璃上打孔、填銅、布線,實現(xiàn)上下層之間的電路連接。以前是在塑料上蓋樓,現(xiàn)在要在玻璃上蓋樓,樓的結構沒變,變的是地基的材料。
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而換上玻璃之后,剛才說的塑料基板的三個毛病,差不多從材料性質(zhì)本身就直接解決了。
不翹了。玻璃的熱膨脹系數(shù)可以調(diào)到跟硅芯片幾乎一樣,溫度再高,玻璃和硅芯片也一起膨脹、一起收縮,不會出現(xiàn)一個彎了另一個沒彎的情況,翹曲問題大幅緩解。
信號好了。玻璃是天然的絕緣體,高頻信號穿過去損耗極低,跟塑料比,信號傳輸質(zhì)量好了不是一點半點。
線路能做更細了。玻璃的表面極其平整光滑,粗糙度可以控制在納米級,可以直接上光刻等芯片級的加工工藝來布線,精度做到塑料基板的十倍水平。
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還有一個隱藏的加分項:玻璃是透明的,這意味著未來可以直接在基板里集成光波導,讓芯片之間不再用電信號傳數(shù)據(jù)而是用光。這個技術叫CPO,共封裝光學,被認為是下一代數(shù)據(jù)中心的核心技術之一,傳統(tǒng)有機基板很難實現(xiàn)這一點,玻璃天然有這個潛力。
塑料的三個毛病換成玻璃都得到了明顯改善,還送了一個光通信的彩蛋,玻璃簡直就是為AI芯片封裝量身定做的。
但如果玻璃真的這么好,為什么到現(xiàn)在才開始搞?
因為從材料好用到工廠能造,中間隔著巨大的工程鴻溝。
第一個問題,太脆了。這是最直覺的問題,也是最難解決的,半導體產(chǎn)線上到處是傳送帶和機械臂,玻璃面板的邊緣只要碰到任何金屬表面,都可能產(chǎn)生裂紋甚至直接碎掉。英特爾在這件事上研究了十多年,積累了600多項相關發(fā)明,很大一部分精力就花在怎么在產(chǎn)線上搬運和加工玻璃而不把它搞碎。
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第二個問題,打孔極難。基板需要在上下層之間做電路連接,這就要在玻璃上鉆通孔。這個技術叫TGV,玻璃通孔。要在一塊易碎的玻璃上鉆數(shù)萬個直徑只有幾十微米的微孔,孔密度極高,只要有一個孔的位置偏了、內(nèi)壁出現(xiàn)了微裂紋、或者里面有殘渣沒清干凈,整塊基板就報廢了。傳統(tǒng)的機械鉆孔根本用不了,現(xiàn)在主流的辦法是用特殊波長的激光照射玻璃,讓它發(fā)生結構變化,再用化學溶液把變化過的部分精確溶解掉,等于是"化學腐蝕"出來的孔。
第三個問題,銅粘不住。孔鉆完之后,要往里面灌銅做導線。但玻璃表面太光滑了,跟銅之間的附著力很差,鍍上去的銅容易脫落,跟塑料不一樣,玻璃不是那種表面容易掛住東西的材料,要讓銅牢牢粘在玻璃上,需要專門的界面處理技術。
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這三個工程問題疊在一起,導致了一個結果:目前玻璃基板的良率大概在75%到85%之間,而傳統(tǒng)塑料基板已經(jīng)做到了90%到95%。
聽起來差距不大,但在半導體行業(yè),良率每差一個百分點,成本結構就會發(fā)生顯著變化。目前玻璃基板的制造成本大約是塑料基板的兩到三倍,只有把良率推過90%這個門檻,玻璃基板才有真正的經(jīng)濟性。
換個材料聽起來簡單,但從實驗室里做出來到工廠里賣出去,這件事的難度遠超想象。
04 萬億巨頭帶著一群小弟,組團造玻璃
所以我們就看到了現(xiàn)在這樣一個場面:幾家萬億市值的巨頭,各自拉著一幫千億的、百億的公司,組成了好幾個"戰(zhàn)隊",目標就一個:造玻璃。英特爾拉著安靠,三星拉著住友化學,京東方拉著康寧,臺積電自己悶頭干。搞芯片的、做面板的、賣味精的、煉化工的,全攪在一起了。你很難想象一個行業(yè)的畫面能這么混亂又這么認真。
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這里面最有戲的一條線,是英特爾和三星。
英特爾是玻璃基板最早的探路者,十年前就開始研究了,前前后后積累了600多項相關發(fā)明。2023年,英特爾高調(diào)發(fā)布了業(yè)界首個玻璃基板方案,宣布要在2026到2030年推出搭載這項技術的產(chǎn)品。那陣子英特爾的姿態(tài)很高調(diào),覺得自己在這條賽道上至少領先三到五年。
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英特爾前兩年日子不太好過,要收縮戰(zhàn)線聚焦核心業(yè)務。2025年,玻璃基板團隊的核心推動者段罡,英特爾前首席工程師,被業(yè)界稱為玻璃基板技術的開創(chuàng)者,還拿過2024年度發(fā)明家的頭銜,在英特爾干了十七年半之后離職,轉頭就加入了三星電機。這位段罡在英特爾的宣傳片里說過一句話:"我們相信,未來的人工智能系統(tǒng)將構建在超大尺寸玻璃基板上。"現(xiàn)在這句話還在,說的人已經(jīng)轉會了。
三星這邊拿到人之后動作極快,三星電子、三星電機、三星顯示三家公司組成聯(lián)合研發(fā)陣線,然后三星電機又拉上了日本住友化學成立合資企業(yè),專門生產(chǎn)玻璃基板的核心材料,計劃2027年之后量產(chǎn)。
英特爾種了十年的樹,三星直接連人帶果子一起摘走了。
其他人也沒閑著。SK集團旗下的Absolics在美國喬治亞州建了工廠,拿到了美國政府CHIPS法案的資助,年底可能成為全球第一個真正實現(xiàn)玻璃基板商業(yè)量產(chǎn)的公司。韓國一家叫JNTC的公司已經(jīng)建完了專用工廠,進入定制樣品提供階段。2026年,業(yè)內(nèi)管這一年叫玻璃基板的"量產(chǎn)驗證元年",是真的要出貨了。
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然后就是開頭說的京東方,正在和老合作伙伴康寧一起推進玻璃基板和光互連業(yè)務,但坦率說,離真正的大規(guī)模量產(chǎn)還有一段距離。不過京東方做面板出身,處理大面積玻璃本來就是它的看家本事,這個能力要遷移過來,邏輯上說得通。
所以回頭看,這段時間玻璃基板火起來也不是沒有道理的,不是某一家公司在畫餅,是全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈上的主要玩家確實都在往同一個方向押注。
這場競賽真正的勝負手不在誰聲量大,而在誰先把良率從85%推到90%以上,誰先把成本做到跟塑料基板持平。
我們又看到了一個熟悉的劇本:近三十年前,一家做味精的公司用一層薄膜改變了芯片封裝,行業(yè)優(yōu)勢一拿就是二十多年。現(xiàn)在玻璃正在接棒,整個行業(yè)都期望它能把AI的需求推到更加極致的地方。有時候一個材料就能卡住整條產(chǎn)業(yè)鏈,反過來說,產(chǎn)業(yè)鏈的每一次升級,也就是這樣一點一點往前推出來的。
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