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        海內外企業積極布局 我國玻璃基板行業規?;謴驮鲩L 市場仍存在諸多挑戰

        1、玻璃基板概述

        根據觀研報告網發布的《中國玻璃基板行業發展趨勢研究與投資前景預測報告(2024-2031年)》顯示,玻璃基板是一種表面極其平整的薄玻璃片,是平板顯示產業的關鍵基礎材料之一。其表面蒸鍍有一層In2O3或SnO2透明導電層即ITO膜層,并經光刻加工制成透明導電圖形,這些圖形由像素圖形和外引線圖形組成。玻璃基板是平板顯示的重要原材料。根據顯示技術、器件結構以及應用場景的不同,可選擇使用單層或者多層玻璃。

        玻璃基板理化性能

        理化性能

        要求

        外觀質量

        無劃傷和凹凸,不能存在結石、條紋、氣泡、應力等缺陷,不影響液晶面板的顯示性能

        應變點

        >650

        膨脹系數

        (30~38)x10^(-7)/°C,且在制作液晶面板的工藝中熱收縮率<15×10^-6

        化學穩定性

        能耐受去離子水、多種酸性和堿性化學溶液的清洗和蝕刻,而不析出主要玻璃成分

        密度

        滿足輕質的要求≤2.5

        堿金屬含量

        5×10^-6

        楊氏模量

        70Gpa

        維氏硬度

        640MPa

        資料來源:觀研天下整理

        2、玻璃基板優勢突出,代替有機PCB類材料

        封裝基板在芯片制造過程中,可以為芯片提供支撐、散熱、供電連接等一系列功能,封裝基板占封裝總材料成本的比例超過70%。而有機基板本質上是由類似PCB的材料與玻璃編織層壓板層壓而成,允許相當多的信號通過芯片,包括基本的芯片設計,如英特爾的移動處理器以及AMD基于Zen的處理器,但是有成本較高、不耐高溫等缺點。

        而玻璃基板的優點非常突出:穩定性能、表面平坦,能更好的實現互連密度,可以解決目前先進封裝的難題,能應用到集成更多的晶體管和對耐熱、抗彎曲要求更高的HPC、AI領域的芯片,尤其是半導體行業。簡而言之,玻璃基板能用玻璃代替有機PCB類材料。

        玻璃基板的優勢

        序號

        優勢詳解

        1

        玻璃基板的主要成分是二氧化硅,在高溫下更穩定。這就使得玻璃基板能夠更有效地應對高溫,并且管理高性能芯片的散熱。這就為芯片帶來了熱穩定性和機械穩定性。

        2

        相較于傳統的塑膠基板,玻璃基板更加平坦,這使得封裝和光刻變得更容易。玻璃基板可將圖案畸變減少50%,從而提高光刻的聚焦深度,進而確保半導體制造更加精密和準確。

        3

        由于這些獨特的特性,玻璃基板可實現更高的互連密度。這對于下一代封裝中的電力傳輸和信號路由非常重要,這就可以在封裝中連接更多的晶體管。玻璃基板上的互連密度可以提高10倍。

        資料來源:觀研天下整理

        3、玻璃基板市場規模及產量恢復增長

        隨著智能手機、平板電腦、電視等電子產品普及和更新換代,液晶顯示器件需求量不斷增加,進而推動玻璃基板市場規模擴大及產量增長。根據數據顯示,2022年我國玻璃基板行業市場規模約為310億元,預計2023年市場規模將達333億元;2022年玻璃基板產量達到5468萬平米,呈現小幅恢復增長。

        隨著智能手機、平板電腦、電視等電子產品普及和更新換代,液晶顯示器件需求量不斷增加,進而推動玻璃基板市場規模擴大及產量增長。根據數據顯示,2022年我國玻璃基板行業市場規模約為310億元,預計2023年市場規模將達333億元;2022年玻璃基板產量達到5468萬平米,呈現小幅恢復增長。

        數據來源:觀研天下整理

        數據來源:觀研天下整理

        數據來源:觀研天下整理

        4、玻璃基板,誰在布局?

        而在面對玻璃基板優勢之大,市場規模如此廣闊,并且在AI的大勢之下,已有包括英特爾、AMD、三星等多家大廠公開表示入局玻璃基板封裝。在美國通過的《芯片法案》中,宣布資助半導體玻璃封裝的研發和生產,并且已經出資7500萬美元,投資SK集團旗下的Absolics和SK海力士;2024年1月的CES2024上,三星電機已提出今年將建立一條玻璃基板原型生產線,目標是2025年生產原型,2026年實現量產。根據三疊紀官網,2024年3月25日LG Innotek也宣布入局玻璃基板的開發,將半導體基板做到第一是他們的業務目標。作為全球第一大基板供應商,日本Ibiden也在23年10月宣布擬將玻璃基板作為一項新業務研發,當前Ibiden正處于半導體封裝用玻璃芯基板技術的探索階段。

        目前海外芯片巨頭針對玻璃基板的布局情況

        公司名稱

        國家

        玻璃基板領域布局情況

        英特爾

        美國

        早在十年前就開始尋找有機基板的替代品,并在亞利桑那州的CH8工廠投資十億美元試生產玻璃基板;計劃于2030年開始批量生產玻璃基板封裝芯片,使用75微米的玻璃通孔,縱橫比為20:1,核心厚度為1毫米;合作伙伴包括玻璃加工廠LPKF和德國?;?span>Schott。

        英偉達

        美國

        公司認為使用玻璃基板、從玻璃基板邊緣進行插拔互聯有望可以降低近50%的功耗,成為滿足AI高算力需求的高效能比解決方案,玻璃基板未來有望成為高端GPU的封裝方案。

        蘋果

        美國

        公司正在積極與多家供應商商討將玻璃基板技術應用于芯片開發,以提供更好散熱性能,使芯片在更長時間內保持峰值性能。

        AbsolicsSK集團)

        韓國

        20231月應用材料向其投資510億韓元(4020萬美元),協助其在美國設廠生產半導體玻璃基板,一階段建廠計劃自2024年第二季正式投入量產;20245月美國政府簽署初步條款備忘錄,通過《芯片和科學法案》為其提供高達7500萬美元的直接資金,支持在佐治亞州科文頓建造一座120,000平方英尺的工廠,并開發用于半導體先進封裝的基板技術。

        三星

        韓國

        已聯合三星電子、三星顯示、三星電機等旗下公司組建了一個新的跨部門聯盟開始著手聯合研發玻璃基板,推進商業化。在20241月的CES 2024上,三星電機已提出今年將建立一條玻璃基板原型生產線,目標是2025年生產原型,2026年實現量產。20243月,三星集團子公司三星電機宣布與三星電子和三星顯示器組建聯合研發團隊(R&D),三星電子預計將專注于半導體和基板的集成,而三星顯示器將處理與玻璃加工相關的方面,以在盡可能短的時間內開發玻璃基板并將其商業化。

        LG Innotek

        韓國

        宣布入局玻璃基板的開發,將半導體基板做到第一是他們的業務目標。

        Ibiden

        日本

        公司是全球第一大基板供應商,在202310月宣布擬將玻璃基板作為一項新業務研發,當前Ibiden正處于半導體封裝用玻璃芯基板技術的探索階段。

        資料來源:觀研天下整理

        與此同時,我國龍頭企業正在積極拓展玻璃基板封裝領域,代表企業有沃格光電、五方光電等。例如,沃格光電為充分利用現有TGV 核心技術優勢,與湖北天門高新投資開發集團有限公司于2022年6月17日共同出資設立湖北通格微公司,用于投資建設“年產100萬平米芯片板級封裝載板項目”,推動半導體封裝材料和封裝技術的迭代升級;五方光電正在積極開展玻璃基板封裝領域的研發和生產準備工作,五方光電專注于4-8英寸晶圓玻璃基板的研發,其TGV(玻璃通孔)項目已進入樣品送檢和生產籌備階段。

        我國玻璃基板前沿廠商簡介

        企業

        股票代碼

        流通市值(20240521日)

        產業布局

        沃格光電

        603773

        53.47

        公司玻璃基IC板級封裝載板主要用于半導體先進封裝領域,玻璃芯半導體先進封裝載板產能主要由全資子公司湖北通格微投產建設,目前年產100萬平米廠房已完成建設封頂,預計今年下半年進入一期產能投放階段。

        五方光電

        002962

        38.36

        公司正積極拓展TGV技術在光學領域的應用。

        雷曼光電

        300162

        24.31

        公司已與上游合作伙伴合作研發推出了PM驅動結構+玻璃基板的創新方案。

        帝爾激光

        300776

        95.93

        公司著力推進TGV激光微孔設備的研發驗證。

        三超新材

        300554

        21.91

        公司的倒角(邊)砂輪可用于玻璃基板的倒邊工序。

        德龍激光

        688170

        22.05

        重點研發出玻璃通孔(TGV)、模組鉆孔(TMV)、激光解鍵合等激光精細微加工設備,目前相關新產品已獲得訂單并出貨。

        東材科技

        601208

        74.61

        擁有生產玻璃基板的關鍵材料,高頻高速電子材料已供貨英偉達。

        凱盛科技

        600552

        99.75

        公司旗下優質資產包括中光電TFT玻璃板、顯示玻璃原片。中光電玻璃基板用于替代康寧、旭硝子,未來空間廣闊。

        彩虹股份

        600707

        278.76

        國內最早研發、量產并銷售玻璃基板的公司,擁有玻璃基板核心生產技術。

        藍特光學

        688127

        78.39

        用于3D半導體封裝的TGV正處于送樣到量產階段。

        資料來源:觀研天下整理

        但是,各大企業也對玻璃基板布局存在差異。例如,長電科技聚焦XDFOI新技術、2.5D/3D技術的量產;通富微電利用與AMD的密切關系及自身Chiplet技術優勢擴產消化高端CPU、GPU封裝產能,現已涉及AMDMI300的封裝;甬矽電子積極研發Bumping、RDL等技術,展望Fan-in/Fan-out,2.5/3D晶圓級封裝,并大幅建廠擴產,營收增長空間廣闊。作為封裝基板龍頭供應商深南電路表示,玻璃基板與PCB、有機封裝基板在材料特性、生產工藝方面均存在差異,在各自的應用領域具有不同特征。實際上,目前,國內玻璃基板更多的是指應用于Mini/Micro LED上,而不是半導體集成電路芯片封裝領域。

        5、玻璃基板行業存在很多挑戰

        我國玻璃基板行業存在諸多挑戰,如玻璃基板的易碎性、與金屬缺乏粘合性、難以實現均勻的通孔填充等等。例如,英特爾基板TD模塊工程研究員兼總監Rahul Manepalli表示:“玻璃是一種獲得與硅中介層非常相似的互連密度的手段。玻璃基板可以實現這種功能,但它也帶來了非常具有挑戰性的集成和接口工程問題,我們必須解決這些問題?!?

        此外,玻璃基板的普及中缺乏可靠性數據,包括機械強度、耐熱循環性、吸濕性、介電擊穿和應力引起的分層等。因此,玻璃基板是半導體封裝行業新進入者,與FR4、聚酰亞胺或味之素積層膜(ABF)等傳統材料相比,長期可靠性信息相對匱乏。

        總體來看,玻璃基板封裝確實已是公認的“下一代技術”,但產業仍處于萌芽階段,未來發展前景可觀。(WYD)

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        目前我國已成為馬口鐵生產大國和消費大國。但近幾年受需求下滑以及利潤收縮影響,我國馬口鐵供應下降幅度連續收窄。有相關數據顯示,2023年我國全年鍍錫板累計產量472.93萬噸,鍍鉻鐵累計產量121.76萬噸。

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        中國是全球最大的氧化鋁生產國。近年我國國內氧化鋁建成產能呈穩步增長趨勢。數據顯示,截止2023年,我國氧化鋁總產能為10342萬噸/年,在產產能為7635萬噸/年,產能利用率在80.83%。

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        根據中國包裝聯合會,2020年金屬包裝規模占總包裝行業規模10.76%,2022年金屬包裝規模占總包裝行業規模提升至12.21%,2年提升近1.5pcts。2023年金屬包裝規模占總包裝行業規模提升至13%左右。

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        根據數據顯示,2023 年我國包裝行業規模以上企業(年營業收入2000萬元及以上全部工業法人企業)10632家,企業數比去年增加772家,規模以上企業累計完成營業收入 11539.06 億元,累計完成利潤總額601.97億元。

        2024年05月28日
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