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AI半导体时代,“玻璃基板”会成为游戏规则改变者吗?

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。  Read original in Korean →

[비즈한국] 人工智能(AI)时代半导体基板领域最大的热门话题是“玻璃”。玻璃基板因具备比塑料等传统半导体工艺中使用的有机材料更高的耐久性和电力效率,被认为是适合AI半导体的材料。由于玻璃特性上对外部冲击和压力较为脆弱,导致良率难以把控,此前一直被归类为“规格过剩(Over-spec)”,但随着AI的崛起,它作为能够改变竞争格局的材料而备受瞩目。随着三星正式进入玻璃基板市场,相关板块的股价也随之波动。尚未实现商业化的玻璃基板能否成为游戏规则改变者?

随着玻璃基板被视为AI半导体的核心零部件,各大企业正全力投入开发和商业化。图为英特尔工程师拿着试验用玻璃基板。照片=英特尔
随着玻璃基板被视为AI半导体的核心零部件,各大企业正全力投入开发和商业化。图为英特尔工程师拿着试验用玻璃基板。照片=英特尔

业界一齐涌入,“硅时代结束,玻璃时代要来了吗?”

随AI热潮而兴起的玻璃基板被称为“梦想中的基板”。为了连接多个半导体而打孔时,使用平滑的玻璃比塑料、硅等材料,即使在消耗相同功率的情况下也能显著提高数据处理速度。这是因为玻璃能减少电信号衰减并降低发热。其强度也比现有的有机基板高,不会在高温下弯曲,因此更有利于制作大面积基板。SKC011790子公司Absolics预计,与现有的有机材料基板相比,电力效率将提升50%左右。

今年有望成为验证玻璃基板技术可靠性的元年。业界也在整顿业务,着手准备量产。据业界消息,三星电子005930正寻求与集团内部关联公司合作,以便将玻璃基板应用于其半导体量产工艺。据了解,该项目将由三星电子DS(半导体)部门代工(Foundry)业务部主导推进。

继在世宗工厂建立中试(试验生产)线的三星电机005930之后,三星电子层面似乎将专注于覆盖高带宽内存(HBM)的尖端封装服务竞争力。三星电机计划在今年通过客户样品推广后,于2027年以后实现产品量产。友利投资证券研究员任素贞解释称:“三星电子作为IDM(综合半导体公司),将重点放在了通过在抢占玻璃基板市场时,与系统半导体生产领域(代工)及负责后道工序的TSP总负责人等进行协作,从而增强企业整体竞争力上。”

处于领先地位的SK对玻璃基板的期待也很大。SK集团会长崔泰源在CES 2025期间会见英伟达首席执行官(CEO)黄仁勋后,在SK展台举起公司玻璃基板模型表示:“刚刚已经卖出去了。”Absolics是SKC于2021年与全球最大的半导体显示设备企业美国应用材料公司共同成立的公司。Absolics已在美国乔治亚州建成玻璃基板工厂,并将产品量产时间定在2026年。

SKC子公司Absolics已在美国完工玻璃基板工厂,并准备进行产品量产。SKC玻璃基板。照片=SKC
SKC子公司Absolics已在美国完工玻璃基板工厂,并准备进行产品量产。SKC玻璃基板。照片=SKC

LG的开发进程也在推进中。LG Innotek011070代表理事文赫洙也在本次CES上表示,“玻璃基板是必须走的道路”,并公布了今年年底开启试制品量产的计划。LG Innotek去年3月正式宣布进入玻璃基板业务,预计将在龟尾工厂启动试验生产。英特尔则投资10亿美元用于玻璃基板的研发(R&D)并加快速度。该公司于2023年9月公开了试制品,并计划在2030年内推出基于玻璃基板的CPU和AI半导体。

仍处于“理论”阶段,离商业化“还有很长的路要走”

半导体基板材料一直以15~20年为周期进行更替。自2000年以来有机基板被广泛应用,从时间上看也到了转折点。目前半导体基板最常用的材料是硅,虽然其耐久性和电子控制性能出色,但对高电压和150℃以上的高温较为脆弱。尽管硅中介层(Silicon Interposer)被用作解决方案,但问题在于价格昂贵。在处理海量数据的AI领域,局限性非常明显。相反,玻璃基板耐热耐电,表面平滑,有利于制作精细电路,且不需要中间基板,能将基板厚度减少约25%。

业界期待玻璃基板被正式应用后,能产生领先半导体微细工艺两代以上的效果。业界相关人士表示:“SKC正专注于封装技术验证和良率 확보,英特尔、台湾台积电(TSMC)等全球主要企业也考虑到封装的重要性,正在准备商业化。”

三星电子瑞草办公大楼。照片=BizHankook DB
三星电子瑞草办公大楼。照片=BizHankook DB

全球市场调研机构The Insight Partners预计,全球玻璃基板市场规模将从去年的2300万美元(约332亿韩元)以年均约5.9%的速度增长,到2034年将达到42亿美元(约6万600亿韩元)。

然而,研究已近20年的玻璃基板至今未能实现商业化的原因也非常明确。由于它对外部冲击或累积压力较弱,制造时难以提高良率,导致销售价格必然高昂。作为“梦想中的基板”,它目前更接近于构思层面的新技术,预计将面临诸多困难。

因此,人们认为,玻璃基板要实现商业化,方向性和技术能力至关重要。HI投资证券电气电子研究员高义英强调:“需要重构供应链,并验证与玻璃材料相关的可靠性。大规模量产需要伴随标准化作业,且量产时的良率也不确定。”他解释称,在技术上需要对以下方面进行改善:△为电连接打孔;△均匀填充导电材料;△改进电路层间连接及确保精确工艺。

高研究员指出:“不过,如果能通过封装升级,满足客户制造高性能半导体的强烈需求,从而卖出足够高的价格,那么低良率的问题是可以被补偿的。”并补充道:“新转折点即将来临的趋势值得关注。”

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。
강은경 기자

기술과 산업을 취재하고 씁니다.

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