【消費電子實驗室-2024/5/27】英偉達 GB200采用的先進封裝工藝或將使用玻璃基板的消息，一石激起千層浪，玻璃基板行業一片紅火，近20家涉及LED直顯相關企業亦做出“積極研發、布局”的表態。

玻璃基板并非新技術      

玻璃基板并非新技術。液晶顯示屏的核心之一就是AM TFT 玻璃基板。OLED顯示中剛性顯示產品也采用玻璃基板，柔性OLED產品則采用樹脂材料替代了玻璃產品。LCD和OLED被稱為“半導體”顯示的原因，也在于需要光刻機技術和工藝，在玻璃或者樹脂基材料上形成TFT主動驅動電路和晶體管結構。我國作為全球占比7成LCD產能和一半OLED產能的顯示大國，已經天然的是玻璃基板“大國、強國”。

2020年前后開始，英特爾首先提出下一代CPU或者半導體存儲芯片的集成度更高、封裝連接線更密集，可能超過傳統PCB板產品的技術極限。進而提出探索以玻璃基板為基礎的半導體封裝結構和工藝的可行性。近期，英偉達 GB200或將成為第一款采用玻璃基板封裝的超大規模、標志性集成電路產品，尤其是加之AI產業對英偉達算力新品需求的東風，讓玻璃基板概念迅速升溫。

為什么更高密度的集成封裝選擇玻璃基板呢？因為半導體級別的玻璃產品，在高導熱率、低熱膨脹系數、耐低溫、耐沖擊、高電氣連接密度、高平整度、可滿足復雜布線和低成本等特性上具有極高的工程可行性。一方面，PCB傳統基板，在更高的連接密度上力有不足，且成本持續增加；另一方面半導體單晶硅等材料雖然各種物理電氣性能更佳，但是單位面積的材料成本、加工工藝成本都更高。

而玻璃基板卻恰好，關鍵性能較PCB基板提升一個量級以上，并在核心材料上成本比硅基材料低廉，在關鍵工藝上擁有LCD顯示產業積累的大量覆膜、蝕刻、光刻技術的實踐經驗，可以說是“性能、成本和技術成熟性”三個維度的“最優組合”。

這樣，在集成電路連接密度日益提升、規模日益擴大、片上系統大板需求日益增強的背景下，玻璃基板概念從“半導體顯示、平板顯示稀松平常”的技術，一躍成為IC產業上、特別是高端IC產業“欣欣向往”的新一代封裝技術選擇之一。

     無論是LCD、OLED、Micro LED還是IC或者英偉達GB200中，玻璃基板的作用都是相似的，即“連接載體”：

首先，玻璃基板是一種承載體。這主要要求其具有一定的堅固程度、柔韌性、熱脹冷縮系數盡可能小（尤其是CPU封裝，涉及到發熱后的膨脹穩定性等問題）。這方面的另一個需求是“厚度”。在更薄的尺度上，玻璃基板的特性要好于PCB板更多，更有利于輕量化載體基板設計，以至于多層基板設計。

其次，玻璃基板提供電路連接。包括電源、輸入輸出等信號連接。這種連接，可以采用PCB板相似的印刷銅電路實現，也可以采用光刻工藝為主的類TFT結構實現。其中，TFT結構在理論上線寬可以達到極小的水平，甚至媲美單晶硅基板的cmos電路結構。

在玻璃基板連接電路的制作過程中，TFT類涉及到材料摻雜、光刻等典型半導體工藝，需要使用光刻機等半導體設備；在覆銅電路中，制作工藝與PCB板電路幾乎一致，同時也可以結合光刻或者蝕刻工藝實現更低的線寬。覆銅和TFT兩類甚至可以混合使用。

此外，在雙面連接電路上，玻璃基板可以采用“邊緣連接”的方案，例如大多數LCD或者OLED顯示面板；也可以采用“穿孔”方案，實現更高密度的上下雙面連接設計。后者目前是比較新興的技術，但是實現上并沒有絕對性難題。當然，結合晶體管開關電路等設計，玻璃基板也可以做成單純單面連接載體。

雖然在LCD、OLED、Micro LED、IC或者英偉達GB200中，玻璃基板的作用都是連接載體，但是其也具有不同的具體參數需求：就像自行車、高鐵都是交通工具，但截然不同一樣。這些差別主要體現在連接密度、連接對電壓和電流的需求、熱穩定性需求等方面的差異。同時，不同的應用中，玻璃基板的材料組成，分層結構等也可以有所差別。甚至，即便都是液晶LCD顯示，也會有非晶硅TFT、低溫多晶硅TFT、高溫多晶硅TFT、金屬氧化物TFT等不同材料和工藝上的差異。

       目前玻璃基板處于概念技術狀態。其主要競爭對手是傳統的PCB基板。但是，行業內對玻璃基板的必須性有一致性認識。尤其是在Micro LED行業更是如此。

如三星推出的THE WALL家庭巨幕，就采用了與LCD和OLED顯示一致的AM TFT玻璃基板產品。2024年初前后，洲明和威創也展示了基于AM TFT的新一代玻璃基板Micro LED產品，其在超薄、節能、輕巧甚至柔性上，實現了“產品形態的顛覆”。

但是，AM TFT的Micro LED產品價格比較昂貴，暫時無法成為主流產品。為此，2023年10月，雷曼光電聯合沃格光電推出雷曼PM驅動玻璃基Micro LED顯示產品。這是全球首個PM 玻璃基產品。沃格光電TGV玻璃基板結合雷曼光電獨有的新型COB封裝專利技術，整屏極其輕薄、平整度極高、功耗非常低、散熱很快、色彩還原度超高，重要的是其還極具性價比。

由以上案例可見，玻璃基板超越PCB需要兩個條件：第一，做PCB做不了，但是需要新技術繼續去做的事情。例如，CPU上更為密集的大規模集成電路連接、或者透明顯示基板、再或者P0.5以下，PCB基板難以實現經濟性的高精密LED直線基板、以及適配Micro LED晶體連接需求，PCB基板無法實現的極小線寬等。

其次是成本！即PCB基板能做，玻璃基板也能做的領域，玻璃基板的全流程成本未來可能會更低。例如，車載顯示、IT顯示等中等尺寸顯示上，PCB板的高精細化帶來的成本提升，超過了玻璃基板產品的現有成本。在成本方面，PCB擁有成熟和規模優勢，玻璃基在Micro LED、IC等封裝上，才剛剛起步，未來成本應當會持續下降。

業內預計，隨著高精細連接載體需求量增加、玻璃基板技術成熟和成本下降，未來其市場需求會逐步擴大。在Micro LED上，玻璃基板的應用則主要有以下幾類：第一是AM TFT Micro LED顯示、第二是PM TGV Micro LED顯示——這兩大類顯示終端，都可以匹配COB芯片級封裝以及MIP集成基板等應用。除此之外，玻璃基板還以作為MIP封裝用基板，以及Micro LED驅動IC用封裝基板存在。

“只要成本能夠更友好，Micro LED可能全面擁抱玻璃基板！”業內人士指出，玻璃基板的技術特性無疑是更好的，同時制造工藝和過程也更為低碳環保，只要成本允許，玻璃基板在各個環節對PCB基板的替代效應就會爆發。

目前，國內LED市場明確涉及玻璃基板產品研發創新的企業眾多，包括三安光電、TCL華星、京東方、深天馬、維信諾、沃格光電、雷曼光電、洲明科技、艾比森、隆利科技、國星光電、鴻利智匯……等等顯示產業和材料的龍頭企業。可以說，我國產業界在玻璃基板材料、產能、技術、工藝、終端應用等方面的儲備和準備是豐富、多元的，數量和質量都占據一定優勢的。