随着5G、生成式人工智能等前沿技术的不断演进与广泛应用,计算力及数据传输速度的需求愈发高企,这直接驱动了高性能、高集成度芯片需求的急剧上升。而在封装环节,玻璃基板则被视为支持AI芯片爆炸式增长所需的下一代先进半导体封装技术的关键材料。
相较于当前主流的有机基板封装,玻璃基板凭借其超低平面度、卓越的热稳定性与机械稳定性,以及出色的机械、物理和光学性能,能够支持更高密度的连接与晶体管布局。这项技术不仅满足了当前高性能芯片的需求,还预示着芯片微型化与集成化的新趋势,为电子设备的小型化、高效化提供了可能。
近年来玻璃基板需求的迅猛增长,无疑为深耕布局这一领域多年的康宁提供更多的市场机遇。
助力“玻璃基板”早日量产
玻璃基板技术作为一种通用型技术,其应用范围广泛,不仅限于先进封装领域,在折叠屏手机背板等消费电子产品的应用中亦展现出巨大潜力,为企业与资本市场开辟了广阔的市场想象空间。
目前,Intel、三星、AMD等半导体巨头也在积极布局玻璃基板技术。台积电则在探索玻璃基板在扇出型面板级封装(FOPLP)中的应用,但目前尚未有成熟方案能支持超过十倍光罩尺寸的芯片,台积电预计相关技术将在2027年以后带来市场机遇。
行业普遍认为玻璃基板仍处于开发的早期阶段,量产可能要等到2027-2028年,而且新技术的生产成本和成品率是否可以接受还有待观察。
那么对于玻璃材料供应商而言,如何根据客户需求提供定制化的服务,则成为当前面临的主要挑战。
康宁先进光学大中国区业务总监罗勇
康宁先进光学大中国区业务总监罗勇表示:“半导体先进封装领域的玻璃晶圆业务是我们战略布局的重要一环。”
据介绍,康宁先进光学致力于为下游企业供应先进的封装产品,涵盖传统封装与前沿的先进封装技术。
高性能半导体产品在制造技术的要求上极为严苛,例如高性能存储器(HBM)和图形处理单元(GPU)都对封装技术提出了极高的标准,为了满足这些要求,封装技术不断进步,出现了如2.5D和3D等先进封装技术。
在这些高端封装过程中,有一个关键组件,那就是玻璃载板,其核心优势在于载板平整度和热膨胀系数(CTE)能够与客户的晶圆完美匹配。这种匹配至关重要,因为它确保了在整个封装过程中,各个组件能够保持稳定的结合,从而保证了封装的稳定性和可靠性。如果热膨胀系数不匹配,可能会导致封装过程中出现脱胶等问题,严重影响产品生产过程的良率。
因此,玻璃载板的存在不仅提高了封装技术的可靠性,还确保了最终产品的高性能和稳定性。
而康宁公司凭借独特的熔融下拉工艺,实现了玻璃在空中成型,玻璃在生产过程中不接触空气以外的物质。这一工艺确保了玻璃产品拥有极高的表面质量,如平整度、大尺寸规格以及卓越的量产能力方面都做到了领先。
罗勇表示:“今年是熔融下拉制程发明60周年,基于这一技术平台,我们开发了多种配方的玻璃产品,以满足不同客户对CTE的特定需求,涵盖从8寸到12寸,乃至更大尺寸的面板应用。”
据罗勇介绍,康宁先进光学不仅提供高质量的玻璃材料,还将其加工成玻璃晶圆或面板成品,直接交付给客户,实现了一站式服务体验。这种全方位的服务模式不仅简化了客户的供应链流程,还大大提升了整体的生产效率与产品质量。
此外,康宁公司还表示,他们正在积极研发玻璃基板(Glass Core)等新技术,以应对未来市场的挑战和机遇。在半导体市场快速发展的背景下,康宁公司希望与客户紧密合作,共同抓住发展的机会。
为高精度需求领域提供高可靠性材料
康宁深耕的不仅仅是其平板玻璃制造领域,据悉,170多年来,康宁凭借在特殊玻璃、陶瓷、光学物理领域的精湛专业知识,开发出众多引发了行业的革命性改变并改变人类生活的产品和工艺。
其中就有在激光光学领域备受关注的氟化钙材料以及高纯熔融石英。
康宁公司早在50年前就开始研究生产氟化钙,作为一种典型的激光材料,氟化钙以其高激光损伤阈值、耐久性和在248及193纳米深紫外光下的高透过率而备受青睐。
罗勇表示,康宁今年已开始在中国市场逐步推广其氟化钙材料。
值得注意的是,尽管市场需求旺盛,但氟化钙的供应仍显紧张,尤其是大尺寸材料的交期长达20-30周。
面对市场需求与产能之间的矛盾,罗勇表示,这既反映了市场需求的高涨,也揭示了产能的相对不足。同时,市场中为了对应缺货而建立库存的需求进一步放大了缺货状况,使得公司需要仔细甄别终端用户的真实需求。
在谈到氟化钙的生产工艺时,康宁公司强调了其高纯度和高折射率均匀性的重要性。氟化钙的生产是一种晶体生长工艺过程类似于单晶硅,需要精确的控制以得到极高的纯净度。
罗勇表示,康宁公司不断创新,推出了更纯净、透过性更好的OptiGrade™氟化钙,以满足客户在精确成像领域的苛刻要求。
谈到康宁另一款明星产品——高纯熔融石英,罗勇自豪地表示康宁在售的不同规格的高纯熔融石英玻璃材料,行业认同度高,应用范围极为广泛,且历久弥新。
据罗勇介绍,在生产工艺方面,化学气相沉积法(CVD)是康宁引以为豪的独特工艺。这一技术通过在生长表面逐层精心沉积制造玻璃,区别于传统的熔融液体冷却方式,从而打造出庞大且密实的整块玻璃。利用CVD技术,康宁能够沉积出纯度以及均匀性极高的玻璃,通过全面气化材料并缓慢而均匀地沉积,可以对玻璃的成分进行精确控制。
罗勇:“无论是追求极致的纯度,还是需要进行特定的掺杂处理,我们都能轻松满足要求。这款玻璃不仅纯度出众,而且均匀性极佳,折射率的波动也保持在极低的水平。”
据介绍,作为康宁的专利技术,高纯熔融石英玻璃在半导体光刻,激光技术、光学检测设备以及高端光学仪器等领域都展现出了卓越的性能。
特别值得一提的是,康宁还为航天领域提供的高纯熔融石英,其膨胀系数极低,几乎接近于零。这一特性使得它能够在温度波动中保持表面高度稳定,确保镜面形状精准无误,满足航空航天领域对精准度的极高要求。
此外,康宁还向市场提供热膨胀系数(CTE)在3.4至10之间的各类玻璃产品,以满足不同领域和应用的需求。
计划继续加大在中国的发展力度
康宁的业务范围广泛,涵盖了显示科技、移动消费电子、光通信、汽车应用和生命科学等五大领域,并始终将研发创新视为其发展的核心动力,每年都会投入营收的8%用于研发。
在中国大陆地区,康宁累计投资超过90亿美金,拥有21家制造工厂,一个研发中心和一个应用中心,拥有超过6,000名员工。罗勇:“康宁在中国的投资规模庞大,真正实现了扎根中国、投资中国、回馈中国,与本地供应链紧密结合。”
面对中国国产产品的创新和技术竞争,康宁表现出了高度的自信,罗勇表示:“康宁坚持通过创新给客户创造价值,而且一个健康的市场,良性的竞争对市场不是坏事。我们并不惧怕竞争,我们专注做好自己的创新,我们服务好我们的客户,这对我们来说是最重要的。”