台積攜Ibiden、群創猛攻CoPoS 傳出玻璃基板領域踩油門
- 陳玉娟／台北
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AI語音摘要
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因應AI晶片需求強勁，台積電除了加速擴大先進封裝CoWoS產能外，近日首度揭露「玻璃基板」技術應用進展，更透露次世代先進封裝競爭，逐步由CoWoS移往CoPoS（Chip-on-Panel-on-Substrate）戰場，提前建立完整生態系。
設備端傳出，近期台積電向供應鏈釋出「Glass Substrate Development for CoWoS」（CoWoS玻璃基板開發）計畫，確定攜手ABF載板大廠揖斐電（Ibiden）與面板廠群創，共同驗證玻璃基板導入下一代CoWoS先進封裝的可行性，希望解決未來大型AI晶片封裝在翹曲、熱管理、訊號傳輸及供電等方面的挑戰。
同時，這也顯見來自客戶對技術規格、產能要求，以及英特爾（Intel）、三星電子（Samsung Electronics）等競爭壓力迅速增強，迫使研發推進「謹慎不激進」的台積，終於踩油門加快導入。
玻璃基板因具備低翹曲、低熱膨脹、高剛性及優異訊號與供電特性，被視為「後CoWoS時代」的重要技術。供應鏈人士指出，透過台積、Ibiden與群創三方合作及模擬驗證，玻璃基板可使封裝翹曲相關指標COP（Chip on Package）改善16%、有效熱膨脹係數（Effective CTE）降低19%、有效彈性模數（Effective Modulus）提升31%。
供電完整性（Power Integrity）方面，電阻值降低27%、電感值降低42%。整體而言，玻璃基板導入後可使封裝性能（PKG Improvement）獲得顯著提升。
台積強調，未來仍需持續研究與驗證玻璃厚度（Glass Thickness）以及大型CoWoS封裝布局（Large-size CoWoS Layout）。儘管距全面量產仍有一段距離，但這已是台積首次公開揭露與ibiden、群創共同驗證玻璃基板成果，也意味著玻璃基板正式跨入產業化驗證階段。
業者進一步指出，COP改善16%，代表封裝翹曲程度獲得有效控制。隨著AI GPU尺寸愈來愈大，包括NVIDIA GB200、GB300以及正進入量產的Rubin平台封裝尺寸持續擴張，封裝平整度與翹曲控制的重要性也大幅提高。玻璃基板在降低翹曲方面的表現，將有助於提升大型封裝的良率與可靠度。
此外，SBT有效熱膨脹係數降低19%，則顯示玻璃材料與矽晶片之間的匹配度更高。
目前矽晶片熱膨脹係數與傳統有機基板差異較大，容易在溫度變化時產生應力並影響封裝可靠度。相較之下，玻璃材料熱膨脹係數更接近矽晶片特性，有助於降低熱應力、減少裂紋與焊點疲勞問題；玻璃基板有效彈性模數提升31%，代表整體剛性更高，可提供更佳支撐能力。其中隨著HBM的堆疊層數不斷增加，基板剛性將成為支撐大型封裝的重要條件。
台積此次測試樣品採用0.8mm Glass Core Substrate，封裝規格5x Reticle CoW，整體封裝尺寸為85x110mm，為大型AI GPU封裝等級。台積特別強調「No SeWaRe & Delamination」，代表測試過程中未出現嚴重翹曲與分層／剝離現象等良率殺手。
對於玻璃基板而言，材料接合可靠度向來是重要挑戰之一，能夠在大型封裝尺寸下維持穩定結構，顯示技術成熟度已有相當進展。
計畫另一重點，則是Glass-SBT與Organic-SBT的比較。台積指出，Glass-SBT可做到「Thin but better COP」，而Organic-SBT則呈現「Thick but worse COP」，玻璃基板不僅能夠維持較薄厚度，還能同時改善封裝平整度與可靠度。
此次合作夥伴名單也透露未來供應鏈布局方向。
Ibiden目前為NVIDIA與超微（AMD）AI晶片重要載板供應鏈，被視為玻璃基板量產化過程中要角，先前已宣布投資5,000億日圓擴建岐阜縣大野新工廠，專攻AI伺服器高階封裝基板，顯見其對AI先進封裝市場的強大企圖心，群創入列合作名單，也被視為搶進下一代玻璃基板戰場的重要進展。
業者表示，玻璃基板最大挑戰並非玻璃本身，而是玻璃通孔（Through Glass Via；TGV）技術。玻璃本質上是絕緣體，必須透過數萬個TGV建立垂直導電通孔，才能實現訊號與電力傳輸。
玻璃同時具有高硬度與高脆性，加工過程容易形成微裂紋，進而影響可靠度與良率。因此，通孔成形、填銅品質與長期熱可靠度，被視為玻璃基板量產化的三大核心關卡。
另一方面， 英特爾10多年前已投入玻璃基板研發，應是全球布局最早、投入最深的業者。目前位於美國亞利桑那州的玻璃基板試產線逐步進入商業化，英特爾力圖藉由玻璃基板與超大型小晶片（Chiplet）封裝，爭取AI GPU與特用晶片（ASIC）客戶訂單。
三星電機（Semco）於2025年建置玻璃基板試產線，並和日本大廠住友化學集團成立合資事業，將提前建構玻璃基板供應鏈。
責任編輯：何致中
