玻璃基板是PCB基板的最新趋势，由Intel率先发展，三星苹果等公司陆续支持，而由英伟达开始可能将掀起PCB基板的大变革。
要理解这场变革，我们从PCB和基板开始介绍，并在最后给出关联的上市公司。
1 PCB
PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通讯电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。PCB为所有要安装在其表面上的组件提供了电路结构与组织。而中间的导线则将每个组件进行连通并在一起工作。
我们要先了解电子元器件之间的差异，电子元器件比如微芯片、电阻、电容器、连接器与印制电路板本身，如图1。这些组件被焊接安装在PCB的上面，安装了电子元器件的PCB就被称为母板，而PCB只是一块没有安装任何组件的平板。某些组件，如显示器和相机，并没有直接安装到PCB上，而是通过组配合连接器间接地连接在PCB上。
从左到右依次为母板、电阻、电感、电容
PCB板是在基板表面进行的网络互联，主要由基板、铜箔、胶片和防焊油墨构成。PCB按照电路层数：分为单面板、双面板、多层板。
2 PCB基板
基板是制造PCB的基本材料，一般情况下，基板就是覆铜箔层压板，单、双面印制板在制造中是在基板材料-覆铜箔层压板（Copper Clad Laminate，CCL）上，有选择地进行孔加工、化学镀铜、电镀铜、蚀刻等加工，得到所需电路图形。另一类多层印制板的制造，也是以内芯薄型覆铜箔板为底基，将导电图形层与半固化片（Pregpr’eg）交替地经一次性层压黏合在一起，形成3层以上导电图形层间互连。它具有导电、绝缘和支撑三个方面的功能。印制板的性能、质量、制造中的加工性、制造成本、制造水平等，在很大程度上取决于基板材料。
基板材料技术与生产，已历经半世纪的发展，全世界年产量已达2.9亿平方米。
自1943年用酚醛树脂基材制作的覆铜箔板开始进入实用化以来，基板材料的发展非常迅速。1959年，美国得克萨斯仪器公司制作出第一块集成电路，对印制板提出了更高的高密度组装要求，进而促进了多层板的产生。1961年，美国Hazeltine Corpot ation公司开发成功用金属化通孔工艺法的多层板技术。1977年，BT树脂实现了工业化生产，给世界多层板发展又提供了一种高低Tg的新型基板材料。
1990年日本IBM公司公布了用感光树脂作绝缘层的积层法多层板新技术，1997年，包括积层多层板在内的高密度互连的多层板技术走向发展成熟期。与此同时，以BGA、CSP为典型代表的塑料封装基板有了迅猛的发展。20世纪90年代后期，一些不含溴、锑的绿色阻燃等新型基板迅速兴起，走向市场。
我国基板材料业经40多年的发展，已形成年产值约90亿元的生产规模。2000年，我国大陆覆铜板总产量已达到6400万平方米，创产值55亿元。其中纸基覆铜板的产量已跻身世界第三位。但是在技术水平、产品品种、特别是新型基板的发展上，与国外先进国家还存在相当大的差距。
一般印制板用基板材料可分为两大类：刚性基板材料和柔性基板材料。一般刚性基板材料的重要品种是覆铜板。它是用增强材料（Reinforeing Material），浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成形加工而制成的。一般的多层板用的半固化片，则是覆铜板在制作过程中的半成品（多为玻璃布浸以树脂，经干燥加工而成）。
覆铜箔板的分类方法有多种。一般按板的增强材料不同，可划分为：纸基、玻璃纤维布基、复合基（CEM系列）、积层多层板基和特殊材料基（陶瓷、金属芯基等）五大类。若按板所采用的树脂胶黏剂不同进行分类，常见的纸基CCI。有：酚醛树脂（XPc、XxxPC、FR一1、FR一2等）、环氧树脂（FE一3）、聚酯树脂等各种类型。常见的玻璃纤维布基CCL有环氧树脂（FR-4、FR-5），它是最广泛使用的玻璃纤维布基类型。另外还有其他特殊性树脂（以玻璃纤维布、聚基酰胺纤维、无纺布等为增加材料）：双马来酰亚胺改性三嗪树脂（BT）、聚酰亚胺树脂（PI）、二亚苯基醚树脂（PPO）、马来酸酐亚胺——苯乙烯树脂（MS）、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等。
在过去20多年的时间里，打造基板所用的主要材料是有机塑料，但随着单个封装内的芯片和连线数量越来越多，有机基板正在接近物理极限。
因此，近年来出现了超高密度互连接口技术，如CoWoS和Intel的EMIB技术。这些技术使公司能够用快速、高密度的硅片来桥接芯片的关键路径，但成本相当高，而且没有完全解决有机基板的缺点。
在这样的背景下，业内公司开始致力于探索有机基板的真正替代者，寻求一种能与大型芯片完美融合的基板材料。尽管这种材料在最高级别的需求上可能无法完全替代CoWoS或EMIB技术，但它却能够提供比现有有机基板更出色的信号传输性能和更密集的布线能力。
而回顾基板的演进历程可以发现，封装基板在过去几十年来已经经历了多次转变。
基板的需求始于早期的大规模集成芯片，随着晶体管数量增加，需要将它们连接到更多的引脚上。最早的芯片封装，如双列直插式封装，使用框架来固定硅芯片和提供信号路径。
自上世纪70年代以来，基板设计不断演变，包括金属框架、陶瓷芯片和有机封装。
不难发现，每次迭代的基板都比上一次具有更好的性能，从而可以更轻松地将大量信号和电源引脚布线到日益复杂的芯片上。
虽然现在仍会看到引线框架和陶瓷芯片，但有机基板在过去几十年中一直是该行业的支柱。
3 玻璃基板
随着对更强大计算的需求增加，半导体电路变得越来越复杂，信号传输速度、功率传输、设计规则和封装基板稳定性的改进将至关重要。
在此趋势下，塑料基板（有机材料基板）很快就会达到容纳的极限，特别是它们的粗糙表面，会对超精细电路的固有性能产生负面影响；此外，有机材料在芯片制造过程中可能会发生收缩或翘曲，导致芯片产生缺陷。随着更多的硅芯片被封装在塑料基板上，翘曲的风险也会增加。
玻璃基板，是英特尔作出的回答。英特尔目前在这一领域占据领先地位，但其他公司正在努力追赶。
目前的 PCB 通常由铜层和焊料层下方的玻璃纤维和树脂混合物制成。
该材料对热敏感，这意味着必须通过热节流仔细控制芯片温度：当芯片变得太热时，会降低芯片的性能。这意味着芯片只能在有限的时间内维持其最大性能，然后才会回落到较慢的速度以降低温度。
首先，玻璃的主要成分是二氧化硅，在高温下更稳定。因此，玻璃基板可以更有效地处理更高的温度，同时有效管理高性能芯片的散热。这使得芯片具有卓越的热稳定性和机械稳定性。
其次，玻璃基板可实现更高的互连密度，这对于下一代封装中的电力传输和信号路由至关重要，这将显著增强芯片封装内晶体管的连接性。典型的例子：英特尔将生产面向数据中心的系统级封装（SiP），具有数十个小瓦片（tile），功耗可能高达数千瓦。此类SiP需要小芯片之间非常密集的互连，同时确保整个封装在生产过程中或使用过程中不会因热量而弯曲。玻璃基板便是当下的最优解。
最后，玻璃更容易变得平坦，这使得封装和光刻变得更容易，这对于下一代SiP来说非常重要。据悉，同样面积下，玻璃基板的开孔数量要比在有机材料上多得多，并且玻璃芯通孔之间的间隔能够小于 100 微米，这直接能让芯片之间的互连密度提升10倍。英特尔消息人士称，玻璃基板可将图案畸变减少 50%，从而提高光刻的聚焦深度，从而确保半导体制造更加精密和准确。英特尔预计玻璃基板能够实现容纳多片硅的超大型24×24cm SiP，凭借单一封装纳入更多晶体管，从而实现更强大的算力。
玻璃基板在热学性能、物理稳定度方面表现都更出色，更耐热，不容易因为温度高而产生翘曲或变形的问题；此外，玻璃芯独特的电气性能，使其介电损耗更低，允许更加清晰的信号和电力传输。这样一来，信号传输过程中的功率损耗就会降低，芯片整体的效率也就自然而然被提上去了。与ABF塑料相比，玻璃芯基板的厚度可以减少一半左右，减薄可以提高信号传输速度和功率效率。
综合来讲，玻璃芯基板可显著改善电气、机械性能和热稳定性，突破现有传统基板限制。有专家表示，预计首批采用玻璃基板的产品将是高端高性能计算和人工智能芯片，这些产品是目前使用有机基板最吃力的产品。
英特尔已在玻璃基板技术上投入了大约十年时间。
作为封装基板领域的探索引领者，2023年9月，英特尔推出基于下一代先进封装的玻璃基板开发的最先进处理器，计划于2026~2030年量产。
英特尔表示，玻璃基板具有卓越的机械、物理和光学特性，能够构建更高性能的多芯片SiP，在芯片上多放置50%的裸片，从而可以塞进更多的Chiplet。凭借单一封装纳入更多晶体管，预计将实现更强大的算力。
同时，为了弥合机械和电气之间的差距，英特尔能够在玻璃通孔（TGV）上实现更紧密的间距，将TGV的间距控制在100μm以内，从而允许整体上有更多数量的通孔，将TGV密度提高10倍。所有这些最终使得通过基板核心路由信号变得更加灵活，并且在某种程度上使得使用更少的RDL层路由信号变得更加容易。
英特尔称该成果将重新定义芯片封装的边界，能够为数据中心、人工智能和图形构建提供改变游戏规则的解决方案，推动摩尔定律进步。
值得一提的是，英特尔认为玻璃基板的特性非常适合Chiplet，由于小芯片设计对基板的信号传输速度、供电能力、设计和稳定性提出了新的要求，在改用玻璃基板后就可以满足这些要求。
众所周知，英特尔一直致力于推动Chiplet的发展，并且拉动一批头部大厂组成UCIe联盟，旨在降低小芯片先进封装技术的设计成本，实现小芯片之间的互联制定统一。这次抢跑玻璃基板工艺，其背后大概也有引领行业标准的“私心”。
英特尔表示，针对玻璃基板方面的相关研究工作可以追溯到十年前，并且已经在美国亚利桑那州投资超过10亿美元，用于建设研发产线。
英特尔在业界率先推出用于先进封装的玻璃基板，一方面延续了近期PowerVia和RibbonFET等技术突破的良好势头，展现了英特尔对Intel 18A制程节点之后的下一个计算时代的预先关注和展望。
另一方面，这或许也是英特尔从封装测试下手，应对台积电新策略。
目前，英特尔正朝着2030年在单个封装上集成1万亿个晶体管的目标前进，而包括玻璃基板在内的先进封装技术的持续创新将有助于实现这一目标。
不只是英特尔，在当今半导体领域的激烈竞争中，玻璃基板正受到包括三星、LG以及苹果在内的众多科技巨头的青睐。
近日，根据韩媒 sedaily 报道，三星集团已组建了一个新的跨部门联盟，三星电子、三星显示、三星电机等一众旗下子公司们组成“统一战线”，着手联合研发玻璃基板，推进商业化。其中，预计三星电子将掌握半导体与基板相结合的信息，三星显示将承担玻璃加工等任务。
三星将玻璃基板视为芯片封装的未来，在1月的CES 2024上，三星电机已提出，今年将建立一条玻璃基板原型生产线，目标是2025年生产原型，2026年实现量产。
英特尔和三星的积极部署，可以理解为是其迎战台积电的一大策略。当前，在先进工艺领域台积电依旧领先，而在先进封装领域台积电CoWoS实力雄厚，拥有较高的专利壁垒，英特尔和三星除在工艺层面加紧布局之外，先进封装领域也需要寻求新的路径实现追赶甚至超越，而玻璃基板成为一个最佳的“跳板”。
至于台积电的“隐忍”，有行业专家表示，台积电虽还没有相关动作，但应该也在密切关注。台积电在CoWoS领域火力全开，接连获得大厂订单享受红利，因而并不急于投入巨资押注玻璃基板，仍将继续沿着现有路径升级迭代，以保持领先地位不可撼动。而一旦台积电觉得时机成熟，将会大幅加码。
日本DNP展示了半导体封装的一项新开发成果——玻璃芯载板 (GCS：Glass Core Substrate)，据称可以解决ABF带来的许多问题，准备在2027年量产。
DNP声称，其具有玻璃芯的HDI载板与基于有机树脂的载板相比具有更优越的性能。据介绍，使用玻璃芯载板 (GCS) 可以实现更精细的间距，因此可以实现极其密集的布线，因为它更硬并且不易因高温而膨胀。DNP展示的示意图甚至完全从封装中省略了细间距载板，暗示这部分可能不再需要。
今年3月，LG Innotek CEO Moon Hyuk-soo 在例行股东大会上表示：“将把半导体基板和电子系统组件业务发展到第一。”在回答有关发展半导体玻璃基板业务的问题时，Moon Hyuk-soo 表示：“我们半导体基板的主要客户是美国一家大型半导体公司，该公司对玻璃基板表现出极大的兴趣。当然，我们正在为此做准备。”
要说最早入局玻璃基板的，还得是韩国SK集团旗下的Absolics。Absolics 2021年在世界上首次开发的“高性能计算（HPC）用玻璃基板”指定为新的增长动力。去年，Absolics又投资了6亿美元，计划在乔治亚州科文顿建一座月产能达4000块的玻璃基板工厂。
Absolics看好玻璃带来的机会，将其视为半导体封装的改革者。
Absolics表示，随着微处理的性能提升已达到极限，半导体行业正在积极利用异构封装，但现有的半导体载板必须通过称为硅中介层的中间载板连接到半导体芯片，而内置无源元件的玻璃载板可以在相同尺寸下集成更多的芯片，功耗也减少了一半。
图源：Absolics
作为全球第一大基板供应商，日本Ibiden也在去年10月宣布，拟将玻璃基板作为一项新业务研发。据知情人士透露，当前Ibiden正处于半导体封装用玻璃芯基板技术的探索阶段。
另外，玻璃大厂康宁也看好玻璃在载板中的机会。他们认为，玻璃的诸多特性优势是应对传统封装材料挑战的绝佳解决方案。康宁公司正在积极探索400G及以上的集成光学解决方案，集成电光玻璃基板将被应用于CPO工艺中。
AMD正对全球多家主要半导体基板企业的玻璃基板样品进行性能评估测试，计划将这一先进基板技术导入半导体制造。据悉，此次参与的上游企业包括日企新光电气、台企欣兴电子、韩企三星电机和奥地利AT&S。业界预测AMD最早于2025—2026年的产品中导入玻璃基板，以提升其HPC产品的竞争力。
据悉，苹果也正积极探索将玻璃基板技术应用于芯片封装 。
4 传统LCD用玻璃基板
在应用于芯片封装之前，玻璃基板PCB已广泛应用于需要高性能和高可靠性的电子产品中，如平板显示器、智能手机、LED照明等，主要是是LCD用玻璃基板。
传统的玻璃基板产业链：
玻璃基板是一种表面极其平整的薄玻璃片，是构成液晶显示器件的一个基本部件。它们可以提供更高的电路密度、更好的信号传输性能和更稳定的工作环境，同时也具有更长的使用寿命和更低的故障率。
三星电机（Samsung Electro-Mechanics）开发了一种创新技术Ultra-Thin Glass PCB（UTG PCB）是一种采用超薄玻璃材料作为基板的印刷电路板。
UTG PCB的特点是非常薄，其厚度仅为0.1毫米，比一张纸还要薄。这种超薄的玻璃基板具有出色的导电性能和机械强度，能够实现高密度的电路布线和连接。它还具有优异的热稳定性、绝缘性能和耐化学腐蚀性。
UTG PCB广泛应用于各种电子产品中，特别是智能手机和可穿戴设备等需要轻薄化和高性能的产品。由于其超薄的特点，UTG PCB可以帮助实现更紧凑的设计、更高的电路密度和更好的信号传输性能。
全球TFT-LCD的玻璃基板供应中有99%以上的份额集中在美国康宁、日本旭硝子等几大厂商手中，欧洲也有几家公司可以生产，却多是与日本厂家合作，份额尚不足1%。而能供应五代线和六代线玻璃基板的只有康宁和旭硝子，其中，康宁占据了全球50%以上的市场份额。另外由中国建材集团和河北东旭集团为基础的团队，在成都、绵阳、石家庄和郑州也开始建设液晶玻璃基板生产基地。这些玻璃基板生产线将为我国液晶事业的发展做出巨大贡献。
玻璃基板，2022年市场规模约为310亿元，预计2023年市场规模将达333亿元。市场份额如下：
我国基板玻璃厂商主要集中在G4.5-G6生产线上，国内厂商彩虹集团、东旭光电等占有一席之地，但是在8.5代线玻璃基板领域，我国厂商的市场份额稀少，当前国内厂商也在加速国产替代。
5 先进封装与玻璃基板
在SiP及先进封装中最常用到的基板包含三类：有机基板、陶瓷基板、硅基板。
有机基板由于具有介电常数低、质量密度低、加工工艺简单、生产效率高和成本低等优点，是目前市场占有率最高的基板。有机基板是在传统印制电路板（PCB）的制造原理和工艺的基础上发展而来的，其尺寸更小、电气结构复杂，其制造难度远高于普通PCB。
有机基板主要包含：刚性有机基板、柔性有机基板以及刚柔结合有机基板。
其中，刚性有机基板以热固性树脂为基材，采用无机填料和玻璃纤维作为增强材料。这种基板通过热压成型工艺制成层压板，然后与铜箔复合制成。刚性有机基板适用于多种封装形式，如WB-BGA（通用芯片封装）、FC-BGA（处理器及南北桥芯片封装）和FC-CSP（智能手机处理器及其它部件封装）等。
柔性有机基板以CTE低且平整度高的PI薄膜为介质层，由介质层与铜箔复合制成。这种基板在LED/LCD、触控屏、计算机硬盘、光驱连接及功能组件、智能手机、平板电脑和可穿戴设备等领域有广泛应用。
除了上述两种基板，还有一些其他类型的有机基板也在先进封装中得到应用，例如ABF树脂、BT树脂和MIS基板等。这些基板材料的选择取决于具体的应用需求、封装形式以及芯片类型等因素。
目前中国封装材料和封装基板的国产化率都比较低，先进基板领域仍待突破。中国台湾、日本及韩国地区在全球封装基板市场中份额较高，行业竞争相对稳定。欣兴电子、景硕科技、南亚电路、日月光材料等中国台湾地区企业主要生产WB-CSP、WB-BGA、FC-CSP、FCBGA等封装基板。
从中国大陆企业布局来看，近年来，越来越多的中国企业正拓展封装基板领域，中国大陆目前仍处于快速扩产阶段，高端FC-BGA基板可以应用于AI、5G、大数据等领域要求的高性能CPU、GPU，但目前FC-BGA基板市场由欣兴电子、揖斐电、三星电机等企业垄断，中国大陆头部代表企业包括兴森科技、深南电路等在2023年对于高端FC-BGA封装基板方面积极布局，未来高端FC-BGA产能有望进一步扩充。
中国企业在近年的PCB市场、封装基板已经取得显著进步，而玻璃基板是一次大机会。
从行业整体来看，目前国外厂商对于玻璃基板的布局份额处于领先地位，包括美国康宁、美国申泰、日本泰库尼思科和KISO WAVE等。而国内方面，沃格光电、厦门云天半导体等企业也取得不同程度进展。
需要注意的是，目前国内与国外的差距更多是体现在装备方面，相关装备被美日德垄断，国产替代道阻且长。毕竟装备方面的追赶不是一朝一夕的，但是从工艺技术角度开发角度来看，国产厂商或存在弯道超车的可能。
6 玻璃基板在芯片封装的大跃进
一些人认为玻璃基板将成为芯片开发的下一个重大事件的原因是，迄今为止的大多数进展都是通过更小的工艺实现的。苹果目前在 iPhone 15 Pro 机型中采用的 A17 Pro 中的 3nm 芯片处于领先地位，并计划采用 2nm，然后是 1.4nm。
每一代连续的工艺实现起来都越来越困难，最终的物理限制是我们能做到多小。由于对摩尔定律将持续多久存在疑问，一些人认为，当我们开始达到工艺尺寸的极限时，新材料是保持发展速度的关键。
玻璃基板虽然具有优异的物理特性，如高平整度、低热膨胀系数等，但其硬度大、脆性高的特点也增加了加工难度。如何在保证性能的同时，降低加工难度，提高良品率，是玻璃基板生产中的一大挑战。
此外在玻璃基板的复杂的生产过程中，需要高精度的工艺和设备，对技术要求极高。同时，为了保持竞争优势，企业需要持续投入大量研发资金，进行技术创新和产品升级。这也意味着，与任何新技术一样，玻璃基板的生产和封装成本将比经过验证的有机基板更昂贵。这包括原材料成本、加工成本以及后续的封装和测试成本。就连英特尔目前也还没有谈论具体的量产时间。
还有一些挑战包括脆弱性、对金属线缺乏粘附力以及难以实现均匀的过孔填充，而均匀的过孔填充对于一致的电气性能至关重要。此外，由于玻璃的透明度高且反射率与硅不同，因此给检查和测量带来了独特的挑战。许多适用于不透明或半透明材料的测量技术在玻璃上效果较差。例如，依靠反射率来测量距离和深度的光学计量系统必须适应玻璃的半透明度，这可能会导致信号失真或丢失，从而影响测量精度。
作为新生事物，玻璃基板仍有现实的诸多挑战需要解决。
加工挑战：玻璃基板的加工面临着巨大挑战，这些挑战包括钻孔和填孔的优化，需要考虑对脆性的处理、金属线的粘附性不足，以及实现均匀的过孔填充和一致的电气性能。同时，选择适合各项指标的玻璃材料、玻璃边缘的抗裂性、高纵横比、金属化、提高良品率、大块玻璃基板的切割，以及产品整个生命周期内的散热和承受机械力，都是需要克服的技术难题。
缺乏可靠性数据：与传统的BT/ABF等基板相比，玻璃基板的长期可靠性信息相对不足。这包括建立玻璃基板可靠性数据库，涵盖机械强度、耐热循环性、吸湿性、介电击穿和应力引起的分层等方面。建立这些数据库可能需要数十年的数据积累，以制定标准、性能指标和预期寿命，这些因素最终会影响制造商的决策和投入。解决这些挑战需要跨学科的合作和长期的研究投入，以改善玻璃基板的制造工艺和性能，进而推动玻璃芯技术在各个领域的应用和发展。
制造和测试挑战：由于玻璃基板较脆，还需要重新开发制造设备。且由于玻璃的透明度高且反射率与硅不同，因此为测试带来了独特的挑战，如依靠反射率来测量距离和深度可能会导致信号失真或丢失，从而影响测量精度。
有限的层数：玻璃基板的前景在于支持高密度互连的能力，这是下一代电子产品所必需的。但目前这种潜力因建设过程中的实际限制而受到限制。目前用于半导体封装基板通常允许多层电路，包括顶部和底部以及内部层。这种分层对于实现多芯片模块和复杂集成电路中所需的电气路径至关重要。然而，由于玻璃的物理特性，例如其刚性和TGV使用的方法，添加内层是有问题的。
成本挑战：成本也十分关键。即使技术上拥有优势，但降低成本也是一大难题，何时能够用上高性价比的玻璃基板还不确定。
理性上说，玻璃基板与有机基板在各自的应用领域具有不同的特点和优势，这使得它们各自在某些特定的使用场景中更为适用。有机基板多用于消费电子领域，而玻璃基板大概率应用于高性能运算等场景，虽然玻璃基板在某些技术上展现出的潜在优势是有机基板不具备的，但有机基板因其成本效益和在某些特定应用中的成熟性，仍具有稳定的市场需求。因此，两者并不会完全取代对方，而是在各自的领域里发挥各自的优势。
但英伟达GB200采用的先进封装工艺将使用玻璃基板，将这个行业带到了起爆点，可能只剩价格贵一点这个问题。
7 产业链公司
国内，包括沃格光电、厦门云天半导体、蓝特光学、赛微电子、成都迈科、三叠纪、五方光电、帝尔激光、苏州甫一电子、蓝特光学、苏州森丸电子等在内的国内厂商在玻璃基板和TGV领域展开深入研究，并取得一定的成果和突破。
完整产业链上市公司名单如下：
