報告_元大_玻璃基板技術進展與應用_20260721

元大證券主辦技術講座講義「玻璃基板技術進展與應用」（Advances and Applications of Glass Substrate Technology），講者張佑祥（Yiu-Hsiang Chang），2026 年 7 月。內容為玻璃在半導體先進封裝的技術全貌、TGV 製程、金屬化附著層、增層/平衡膜、玻璃裂痕與業界近況（Intel、三星、Absolics、富士通 G-ALCS、NEG 等）。

PDF 原檔：報告_元大_玻璃基板技術進展與應用_20260721_original.pdf

圖片清單（已驗證 2026-07-22）

本份 89 張抽圖以技術示意圖、SEM 剖面、產品實照、市場圖表為主。以下為 ingest 時實際 Read 驗證、且用於 lib/ 嵌圖判斷的重點圖；其餘未逐張列出者多為外商產品照（NVIDIA/AMD/Apple/Broadcom 封裝實品）、市場預測長條圖與純文字投影片，未嵌入 lib。

分類三選一：真資料圖 / 裝飾·logo·banner / 文字卡。上表為本次實際 Read 驗證者；_088 含合資 logo 但主體為 NEG 玻璃陶瓷核心面板實照，歸真資料圖。

原始內容

玻璃基板技術進展與應用

Advances and Applications of Glass Substrate Technology

張佑祥 (Yiu-Hsiang Chang)

課程大綱

1. 玻璃在半導體先進封裝的應用全貌
2. TGV 製程技術
3. 玻璃常見的問題與挑戰
4. 目前 TGV 金屬化製程可能的最佳方案
5. 目前業界與學界玻璃基板發展的近況

下世代半導體趨勢 -IC 基板對於半導體產業成長的貢獻

Yuanta Securities

全球半導體趨勢 -【先進封裝技術扮演引擎】的腳色

• ◼ 長期市場目標： 2030 年後，整體市場達到 1 兆美元的規模。

• ◼ 主要營收結構： 邏輯元件（包含處理器）為營收主力，佔半 導體總收入的 40% 至 45% 。 $760

• ◼ 封裝技術的關鍵角色： 封裝技術是支撐市場發展的重要支柱， 主要分為兩大功能：

•  傳統封裝：

扮演市場基礎的「穩定器」。

•  先進封裝： 扮演推動市場擴張的「成長引擎」，其對 整體市場成長的貢獻度正日益顯著。

$461

半導體

10 億美元

先進封裝

$34

2020

Ref. Yole report: Glass Materials for Advanced Packaging 2025 Market and Technology Report

• ◼ 從歷史上看，傳統封裝平均佔半導體產業總市場規模的 7% 到 8% 。這種穩定性源自於其成熟的供應鏈和大規模生產流程。先 進封裝的出貨量和產能則有所不同，每年都會推出更多樣化的選 擇，以滿足高階應用的需求。 $58.3-

$53.1

$50.0

$40.0

$34.4

10 億美元

$40.3

$41.2

$38.6

先進封裝收入預測【依產品分類】

$20.0

$10.0

$-

$46.1

半導體先進封裝的分類圖

ubump

SoC

HBM

半導體先進封裝 -重要名詞解釋

Logic Base ubump

Yuanta Securities

多個晶片連接到位於增層基板上的 有機中介層 (organic interposer) 上 。 其動機是以具備細間距金屬線路的 扇出型 RDL 載板來取代昂貴的矽穿 孔 (TSV) 中介層 。

多個晶片連接到主動的 TSV 或 TGV 中介層上，隨後再安裝於增層基板上 。

多個晶片連接到具備被動矽穿孔 (TSV) 或玻璃穿孔 (TGV) 的中介層上，然後再安裝於增層基板上 。例如台積電 (TSMC) 的 CoWoS-S ，目前這是 AI 驅動之 HPC 最常採 用的封裝方案 。

• ◼ 3.3D 整合：為了避免 TSV 中介層面積過大導致良率低與 成本高的問題，將 HBM 或客製化 HBM (cHBM) 直接堆 疊在系統單晶片 (SoC) 的上方，然後直接安裝於增層基板 上，完全不需要 TSV 或 TGV 中介層 。

• ◼ 3.5D 整合：在將所有元件異質整合到一個共同基板之前 先透過銅 -銅 (Cu-Cu) 混合鍵合技術，將部分小晶片 (Chiplets) 互相結合 。這可以縮小封裝尺寸並提供更好的 效能 。

• ◼ 這裡有一個定義比較奇怪： TGV 到底算 2.5D 還是 3D ?

Ref. Lau, J. H. (2026). Current advances and outlook of advanced packaging. Journal of Electronic Packaging, 148(3), 031010.

半導體先進封裝 -台積電 CoWoS vs. Intel EMIB

CoWoS-R (Chip on RDL Interposr)

CoWoS-S (Chip on Si Interposr)

EMIB

嵌入式多晶片互連橋接

(Embedded Multi-die Interconnect Bridge)

CoWoS-L (Chip on Si Bridge Interposr / Reconstituted Interposer)

EMIB-T 嵌入式多晶片互連橋接 + TSV (Embedded Multi-die Interconnect Bridge TSV)

Yuanta Securities

value saceutalle piano

Yuanta Securities

Fan-out RDLs

Apple UltraFusion (M1 Ultra)

Si Bridge

-pbump

Intel Gaudi® 3 accelerators platform

CoWoS-L

Intel Gaudi® 3 accelerators platform

EMIB

GPU

NVIDIA-H100 Tensor Core GPU

半導體先進封裝 -實際產品應用

DRAM

DRAM

DRAM

DRAM

8zomm

Loric Dasc

CoWoS-S

CoWoS-S

Blackwell Superchip

NVIDIA-GB200 Grace

Blackwell Superchip

CoWoS-S

Ref. Lau, J. H. (2026). Current advances and outlook of advanced packaging. Journal of Electronic Packaging, 148(3), 031010.

nct™ M

Yuanta Securities

Broadcom 3.5D eXtreme Dimension System in Package (3.5D XDSiP)

CoWoS-L (3.5 D )

半導體先進封裝 -實際產品應用

HBM

Silicon Carrier

Silicon Carrier

XCD

• XCD

AMD Instinct MI300

(accelerator complex die)

CoWoS-S (3.5 D )

Ref. Lau, J. H. (2026). Current advances and outlook of advanced packaging. Journal of Electronic Packaging, 148(3), 031010.

Cu-Cu

Ultra-low resistance thermal interfaces

為何是玻璃 ? 為何玻璃基板可應用在異質整合封裝技術 ?

CPU/GPU/

Logic Die

Package Substrate

Package Substrate

SoC Die

6G RF Die

3D systems ( 2.5D Interposer & Heterogeneous Integration)

• Small packages
• Ultra-high density interconnections
• Ultra-high frequency signal transmission
• Embedded thin film passive components
• Ultra-low resistance thermal interfaces

2.5D Interposer

Question: Why Glass not Silicon

CTE Mismatch cause reliability issue after stacking

• ◼ Glass with optimizing CTE (3~9 ppm/C) can manage warp to achieve heterogeneous integration.
• ◼ Glass has a low df & dk properties which is suitable for high frequency RF applications.
• ◼ The RC time delay issue can be reduced by this integration platform.

Ref.

1. Georgia Tech., 3D systems Packaging Research Center.

2. IEEE Pan Pacific, 1-6 (2016).

3. Thermal Properties of Metals., 1 st edition (ASM International, 2002).

4. Yiu-Hsiang Chang*, Wei-Yen Wang, et.al., (2023). All-Solution-Processed Metallization of High Aspect Ratio Through Glass Vias (HAR-TGVs) With High Adhesion Promoting Layer (APL). IEEE IMPACT 2023 TW-0034.

Glass Cu

Glass

全球半導體封裝市場 -晶圓級 vs. 面板級

面板級半導體先進封裝發展路線

玻璃在半導體先進封裝的應用

玻璃基板在不同封裝層級的應用

面板級封裝技術應用驅動原因

490,000 mm 2 412,128 mm 2 使用面積： 84%

邊緣排除：

20 μ m ~ 30 μ m

VOlAlll

Yuanta Securities

晶圓級封裝 (WLP) 與面板級封裝 (PLP) 的比較

以 Nvidia 系列最新的晶片設計尺寸為 50 x 54 mm 2 ，其尺寸具有約 5.5 倍十字線尺寸的中介層 (5.5 x 830 mm 2 = 4565mm 2 ) 。下一代晶片尺寸 120 x 150 mm 2 ， 12 吋晶圓只能放 1 片，所以面板級封裝技術勢在必行。

• ◼ 面板級封裝可以將載板面積效率提高到 81% ，而 WLP 只能 提高到 45% 。
• ◼ 封裝尺寸增大的趨勢推動業界從矽過渡到有機中介層，並重 新考慮晶圓級封裝範式，有可能採用更大的載體平台，如面 板級封裝。

300mm aaH

• 300mm 晶圓
• 7 個 中介層
• 面積效率 ~45%

下降約 10% 成本

300 x 300 mm? Mitx

161 ФЛ

>MTE -81%

• 300 x 300 mm 2 面板
• 16 個 中介層
• 面積效率 ~81%

下降約 20% 成本

• 600 x 600 mm 2 面板
• 64 個 中介層
• 面積效率 ~81%

FJAAAI

Yuanta Securities

玻璃基板帶來的潛在顛覆性變革

儘管 Absolics 的投資早於此，但大多數現有 GCS 供應鏈參與者直到 2023 年 9 月才開始認真考慮採用 玻璃芯基板。大多數專利可以追溯到 2010 年至 2020 年期間，而當前十年標誌著從試點生產過渡到 下一個十年全面商業化的關鍵時期。一旦 GCS 滿足所有高產量製造（ HVM ）標準，先進封裝價值 鏈以及高端性能產品和硬體領域將迎來新的變革。

新的系統架構

玻璃核心基板將為計算密集型硬體、 更大封裝尺寸和更高密度的系統架構 制定新的設計規則。 玻璃核心基板 將通訊功能整合到封裝內部，從而縮 小系統尺寸並降低延遲和功耗。

新進入者和合作 夥伴關係

玻璃核心基板開始形成，改變了 IC 基板產業的格局，新的參與者擁有 與玻璃相關的專業知識，並且建立 了超越 OSAT 和 IC 基板參與者之間 傳統供應關係的新合作夥伴關係。

新的互連技術水平

玻璃核心基板將會為未來的 I/O 和電源傳輸解決方案提供了可 能。透過玻璃整合的 224 Gbps 以上串列鏈路以及晶片間光鏈 路，有望繞過目前的互連瓶頸。

玻璃基板帶來的潛在顛覆性變革

技術挑戰與供應鏈策略：全球供應鏈服務成為主流 並成為新舊企業獲利來源的主要障礙

• ◼ 玻璃核心基板似乎透過積體電路基板為先進封裝 注入了新的活力，不僅提供了新的功能，還繞過 了技術和供應鏈壁壘。然而，要確保玻璃核心基 板能夠長期成功應用和商業化，並最終成為高效 能或更高效能運算的標準或同等定義，仍需考慮 許多因素。
• ◼ 玻璃核心基板被視為戰略投資領域 。其在性能和 整合方面的回報可能對積體電路基板產生顛覆性 影響，並為進入玻璃中介層領域提供便捷的途徑。 然而， 在未來 3-5 年的過渡期內，周密的規劃和 協作是順利完成這個過程的關鍵。

時間表和

準備情況

夥伴關係 和生態鏈

成本與供應

掌握 TGV 和 面板級 + 其 他流程步驟

儘管存在差距，且玻璃核心基板具有成為主流的潛力， 但目前尚未成為主流。大規模應用預計將在 2027 年至 2030 年左右開始成長。從設備、製程到材料，玻璃核心 基板供應鏈需要協調，並為全球玻璃核心基板路線圖做 好準備。同時，此路線圖也需要與半導體價值鏈以及 OSAT 、 Fabless 、 IDM 和終端客戶等參與者保持一致， 以確保路線圖的協調一致，以避免玻璃核心基板的失敗

考慮到流程的複雜性、所需的資本支出以及最終市場 需求，任何單一企業都很難獨自進入這個新興價值鏈。 為了加速全球氣候智慧（玻璃核心基板）的普及應用， 各方已簽署了多項意義重大的合作協議，首個玻璃核 心基板的聯盟也已成立。除了潛在的許可授權外，這 些供應鏈動態也提升了玻璃核心基板價值鏈的商業化 準備。

封裝產業，尤其是積體電路基板產業，本質上都是對成 本高度敏感、利潤空間狹窄、注重產量和高良率的產業 透過採用面板式封裝，玻璃核心基板有望在規模化生產 中實現成本優勢。初期成本肯定會很高，但平均售價的 下降趨勢應該會在技術成熟後開始顯現。首批基於玻璃 核心基板的封裝產品可能會溢價，但人工智慧和高效能 運算（ HPC ）領域將會消化這部分成本。

對於任何進入玻璃核心基板製造領域的企業而言，高產 量製造（ HVM ）的可生產性和高良率是首要目標，需 要掌握兩個主要方面： TGV 加工和面板級製造。這對科 技和投資雙方都是一項挑戰。目前的努力已經克服了許 多難題，但仍有一些難題需要解決，例如測試和玻璃處 理，以確保產品的高可靠性。

玻璃承載板

玻璃核心基板

玻璃中介層

其他應用

2026 年 以前

玻璃基板的現在與未來

過去與現在

適用於 150 至 300 mm 晶圓尺寸，厚度為 0.8 至 2.2 mm ， TTV ≤ 1 ～ 2 mm ，翹曲限制為 ≤ 50 至 80 μ m ，玻璃成分選擇 範圍廣泛，從熔融石英 / 硼矽酸鹽 / 鋁矽酸鹽，可匹配 248 至 1064 nm 波長，可重複使用 5 次 ~ 15 次。

新興的玻璃核心基板和樣品已展現出 2/2 µm 的線寬 / 線距， 甚至更小（ 1 µm ）。 TGV 採用不同類型的雷射進行鑽孔， 並結合選擇性或濕式蝕刻。增層數從 10 層起，孔洞尺寸從 80 μ m ~ 130 μ m 不等。

目前展示的玻璃中介層大多均為被動式中介層。它們能夠適 應晶圓製程和尺寸，也適用於面板規模，因此具有良好的應 用前景。

新興應用包括熱邏輯晶片和光子晶片之間的熱隔離橋、熔 融石英光纖橋 (fused-silica optical bridge) 以及用於不同應用 的嵌入式晶片堆疊。

現有玻璃基板的應用 和角色的成熟度

2030 年 之後

下世代

面板尺寸為 510 × 515 或 600 × 600 mm ，厚度為 0.8 -2 mm ， 面板翹曲度限制在 ≤ 30 -50 mm ，採用多點式卡盤。 DLT/DDC 覆蓋層厚度約為 ≤ 1 -1.2 μ m ，採用強度更高、 重量更輕的鋁矽酸鹽玻璃組成 (aluminosilicate variants of glass compositions) 。

已完成試生產線建設，並正在為 1/1 -1.5/1.5 µm 線寬 / 線距 製程建立試生產線，產品尺寸超過 150 x 180 mm ，可實現 四分之一面板尺寸。嵌入式電源層和 BSPDN ，以及標配的 雙面冷卻，是實現 CPO 功能的關鍵特性。

更成熟的被動玻璃中介層和新興的主動玻璃中介層將在人 工智慧 / 高效能運算和開關等面板應用中進行選擇性替代， 包括 BSPDN 和 HBM 密集型組件。主動中介層將成為主流的 射頻封裝瓦片、 D 波段陣列、 CPO 適配器 / 短基板波導和 SIW/ESIW 。

CPO/NIC/ 交換器中的標準模組、整合到封裝邊緣的短波 導、汽車 / 邊緣 AI 應用、協同設計套件（熱 + 光）

能跨過鴻溝期？

玻璃基板的發展演變

多種類的 TGV 面板 級設備推出

2024 年 1 月－三星進軍玻璃基板市 場：三星電子（ SEMCO ，三星旗 下零件部門）在 2024 年國際消費 電子展（ CES 2024 ）上宣布，已 建成一條玻璃基板試點生產線， 併計劃在 2027 年實現量產。

Absolics 投資

2019 年 11 月－產品發表： 德國 Plan Optik AG 公司 在 2019 年歐洲半導體展 （ SEMICON Europa 2019 ） 上發表了一款以玻璃為 基礎的銅中介層產品。

喬治亞理工學院宣布成立 一個由約 50 家成員公司組 成的以面板為基礎的玻璃 中介層產業聯盟。

研發階段

投資降低

2023 年 9 月－英特爾取得突 破：英特爾公開宣布，已 開發出業界首批用於先進 晶片的玻璃核心基板之一。

早期採用

Yuanta Securities

IJAE7N1FF

玻璃的特性、 功能和作用

í P 151

技術實例

下一代半導體先進封裝技術－玻璃面板技術發展

TENtE

玻璃晶圓 承載板

為薄晶圓加工（背面、 TSV 顯露、混合鍵合製 備）提供臨時支撐，具 有低應力和貫穿載流子 對準、低 CTE 、高平整 度、脫鍵處的光學透明 性、增強的邊緣抗裂性， 並在可重複使用性方面 取得了進步。

此技術已應用於 HBM 製造流 程和 HBM 4 混合鍵合製程中， 與 TCB 技術展開激烈競爭。 玻璃的透明度更適合雷射脫 鍵以及日益增加的 HBM 堆疊 層數。

玻璃核心 基板

永久性玻璃核心基板取代有機 IC 載板，可實現低至 1/1 µm 的精 細 RDL 、高密度 P/G 垂直佈線、 低損耗佈線和更佳的平面度。其 CTE 可根據成分（硼矽酸鹽 / 鋁 矽酸鹽）進行定制，同時還具有 低介電常數、對光學特徵的透明 性以及大面積面板的經濟性。此 外，它還具有嵌入 IC 基板和 CPO 的潛力。

玻璃面板

玻璃面板 晶承載板

臨時用途，用於重組面板和 大型封裝的面板式處理，並 具備模具位移控制功能。剛 性強、翹曲度低的板材與面 板模具相匹配，並以光學路 徑對準。

•

玻璃面板載體用於 FOPLP 製程， 並且可以轉移到其他製程以提高 產量和經濟效益。

試樣品和專利已經展示。許多廠 商都展示了以英特爾、 Absolics 、 AMD 、三星、 JNTC 等公司玻璃核 心基板技術為基礎的路線圖。

(Chip-on-Panel-on-Substrate, CoPoS) 1 st Generation

玻璃 中介層

與領先解決方案相比，它具有 更高的性價比，並採用高 I/O 重分配層和 / 或功能性 IC 基板 整合了射頻被動元件 / 天線和 光路。此外，它還具有低損耗 嚴格的阻抗控制、面板級尺寸 以及與射頻結構（ SIW/ESIW 和光學元件（橋接器 / 波導） 的兼容性等特性，這些特性提 高了其應用的可能性。

喬治亞理工學院是玻璃中介層的研 發中心。其他廠商，例如三星，也 專注於玻璃中介層的研發，未來從 事玻璃核心基板研發的廠商可以輕 鬆轉向玻璃中介層。

玻璃承載板 (Glass Carrier)

玻璃承載片雖然具有高剛性、耐化學腐 蝕性和透明性，但也存在一些缺點：

• ◼ 脆性和操作風險：玻璃易碎，如果操 作不當可能會破碎。受力的玻璃載片 可能會開裂或斷裂，這不僅會損壞附 著的晶圓，還可能導致玻璃碎片污染 設備。
• ◼ 設備相容性（透明度問題）：玻璃的 透明性雖然有利於光學元件的分離， 但可能會幹擾自動化處理系統。許多 晶圓處理工具使用光學感測器或真空 對準技術，這些技術假定晶圓是不透 明的；透明的玻璃載片會為常用的工 業工具帶來難以處理和難以安全操作 的問題。

玻璃在先進封裝技術中的缺點

發展進程

玻璃中介層 (Glass Interposer)

玻璃具有許多優勢，例如可調的熱膨脹係 數 ( 接近矽 ) 、低介電損耗以及可用於大尺 寸面板。然而，玻璃中介層的缺點包括：

• ◼ 導熱係數低：與矽相比，玻璃的導熱 性能較差。典型玻璃的導熱係數約為 1 W/m·K ，而矽的導熱係數約為 130 W/m·K 。因此，安裝在玻璃中介層上 的晶片無法有效地將熱量散發到中介 層中，這給散熱帶來了挑戰。
• ◼ 生態係不成熟且生產規模化 ：玻璃中 介層技術仍在發展與改善。目前缺乏 成熟的大規模生產能力，玻璃中介層 的供應鏈也不成熟。

玻璃核心基板 (Glass Core Substrate)

主要廠商都在投資玻璃核心基板的研發。 然而，玻璃核心基板仍存在一些顯著的缺 點與挑戰：

• ◼ 大尺寸玻璃面板的處理：傳統的積體電 路基板製造在具有一定柔韌性且不易碎 裂的有機面板上，而 大尺寸玻璃面板則 笨重且易碎 。玻璃的脆性為基板製造廠 的搬運和加工帶來了難題。
• ◼ 檢測和良率控制：玻璃基板透明且通常 具有高反射率，這使得自動化光學檢測 更具挑戰性。 檢測玻璃中的缺陷（例如 微小裂縫或通孔中的空隙）需要專門的 視覺系統 ，因為傳統的光學檢測方法可 能會遺漏這些缺陷。

玻璃中介層的市場趨勢及驅動因素概要

2.5/3D 2020 ～ 2030 市場預測

2.5/3D 收益 ($B 美金 )

2.5/3D 單元收益 ($B 美金 )

2030 中介層可能量產時間點

2020 2021 2022 2023 2024 2025e 2026e 2027e 2028e 2029e 2030e

❑ 對人工智慧引擎和加速器的 需求已經顛覆了半導體供應鏈 的多個環節，包括後端和先進 封裝產業。在後者， 2.5D/3D 封裝的成長潛力將主導 2030 年 的發展前景。

❑ 人工智慧不僅顛覆了供應鏈， 也大大推動了先進封裝路線圖 的發展， 尤其是 2.5D/3D 封裝。 中介層在 2.5D 封裝中扮演關鍵 角色，它作為中間平台，將先 進晶片與積體電路基板連接起 來。

❑ 中介層的革新始於矽基封裝， 並持續了十餘年。此後，中介 層經歷了不同世代和架構的演 變，湧現出許多先進封裝領域 的領導者。

❑ 隨著技術複雜性的增加，對新型、更經濟實惠的中介層材 料的需求也隨之增加。 許多廠商選擇採用有機中介層材料， 以避免在矽加工技術方面缺乏專業知識以及矽中介層材料成 本高的問題 。

玻璃中介層的供應鏈演變

發展趨勢

玻璃承載板－關鍵作用、優勢和劣勢

CoWoS (Chip on Wafer on Substrate)

CoPoS (Chip on Panel on Substrate)

玻璃承載板暫時鍵結到薄矽晶圓或晶片組件上，以便在晶圓減薄、 3D 堆疊和 FOWLP 等製程中安全 操作。玻璃承載板技術代表著將玻璃整合到先進封裝的製造流程和實體架構中的趨勢。玻璃作為載 體的優點在於其卓越的穩定性、透明度和豐富的規格（晶圓和面板）。它可以顯著減少封裝過程中 的翹曲（高達 40% ），其光學透明度使得基於雷射的鍵合和解鍵合能夠以最小的應力對先進晶片進 行。玻璃晶圓（通常為硼矽酸鹽玻璃或鋁矽酸鹽玻璃）廣泛用於薄晶圓加工中的臨時鍵結。

CTE 可調性和低翹曲

玻璃承載板的成分可以配製成具 有一系列 CTE 值，以緊密匹配晶 片晶圓，從而最大限度地減少熱 失配應力，與傳統載體相比，可 減少高達約 40% 的工藝翹曲。

尺寸規格及可重複使用性

玻璃基板可製成晶圓尺寸，最大可達 300 mm ， 也可製成最大尺寸達 600 × 600 mm 的大型面板， 尺寸遠超矽晶圓。此外，玻璃基板還可重複使 用。如果操作和檢查得當，一塊玻璃基板可以 多次循環使用，這有助於抵消較高的單位成本。

低導熱係數

與矽相比，玻璃的導熱係數中等。這 意味著玻璃背襯晶圓散熱緩慢，可能 導致熱處理過程中加熱或冷卻不均勻。 相較之下，矽載體能夠高效散熱，從 而實現更均勻的溫度分佈。

機械脆弱性

玻璃晶片，除非經過特殊強化處理，其彎曲 強度和拉伸強度通常低於矽晶片（比矽晶片 低 2 到 4 倍）。玻璃載體在機械應力（彎曲、 搬運）下更容易開裂或崩角，因此需要小心 搬運和邊緣處理，這會增加成本。

雷射 / 紫外光照射的透明玻璃的特性

它支援紫外光或雷射等光學工藝，可實現輕鬆剝離。 玻璃承載板可透過玻璃進行照射，從而弱化或活化 黏合劑，實現輕柔剝離，減少機械力（降低晶片破 損）。此外，透明性還允許進行透視檢查。

溫度限制

許多玻璃成分，例如硼矽酸鹽玻璃， 其最高工作溫度約為 500 ° C 。

+

玻璃中介層－ 2.5D 和人工智慧的技術成長引擎？

玻璃中介層 的趨勢

玻璃中介層是一種高電阻率、低損耗的基板，其內部設有玻璃通孔 (TGV) ，並在前端晶片和積體電路基板之間 形成 很細很密的 RDL ， 最小可達 1µm 。在矽和新興的有機材料之後，玻璃作為中介層材料的選擇更加豐富，它 具有 更低的介電損耗 、 更光滑的表面（適用於 1µm 及更小的互連） 、 可將晶片或功率組件以及被動元件嵌入 PCB 的空腔內 等優點，並簡化了面板級製造工藝。與矽和有機中介層相比，採用玻璃中介層的共設計晶片組在 PPA 和 SI/PI 方面均展現出顯著優勢。 玻璃是連接人工智慧 (AI) 和高效能運算 (HPC) 與 2.5D/3D AP 以及前景廣 闊的 CPO 的新型橋樑 。

熱協同設計

玻璃中介層可降低邏輯 -HBM 熱耦合（有利於 HBM 溫度），而 Si 中介 層中的嵌入式微通道可 在雙面冷卻下降低邏輯 結溫度。

玻璃上的互連 （ < 5µm ）

在玻璃上實現精細和超精 細的 RDL （使用 SAP 可 達 1/1 µm 及以下），注 意低於 ~2/2 µm 的眼圖退 化，以及需要高縱橫比的 銅線來降低插入損耗 （ UCIe 時代）

電源完整性

玻璃的低損耗提高了電源 分配網路 (PDN) 的品質因 數 (Q 值 ) ，產生了尖銳的諧 振峰；抑制損耗可以平滑 阻抗傳遞曲線，並恢復影 像品質。玻璃可用於寬頻 去耦、拼接過孔和低電感 接地，從而抑制諧振。

優先服務 HPC 需求 CPO 技術留待未來

CPO 正從演示階段過渡到 中期量產階段 ，而 玻璃是 主要的封裝介質 。 TGV 間 距和中間層 / 底部填充物幾 何形狀是便於 CPO 整合的 切實可行的方法。

性能 + 成本空間

玻璃基板的佈線精度可與 矽基板媲美 ，但可製造成 大尺寸平面板，隨著設計 規模的擴大，這在成本和 產能方面具有顯著優勢。 玻璃基板的面板級製程正 在展現出對翹曲 / 晶片偏移 的控制能力。

玻璃中介層的市場趨勢及驅動因素概要

2.5/3D 2020 ～ 2030 市場預測

2.5/3D 收益 ($B 美金 )

2.5/3D 單元收益 ($B 美金 )

2030 中介層可能量產時間點

2020 2021 2022 2023 2024 2025e 2026e 2027e 2028e 2029e 2030e

❑ 對人工智慧引擎和加速器的 需求已經顛覆了半導體供應鏈 的多個環節，包括後端和先進 封裝產業。在後者， 2.5D/3D 封裝的成長潛力將主導 2030 年 的發展前景。

❑ 人工智慧不僅顛覆了供應鏈， 也大大推動了先進封裝路線圖 的發展， 尤其是 2.5D/3D 封裝。 中介層在 2.5D 封裝中扮演關鍵 角色，它作為中間平台，將先 進晶片與積體電路基板連接起 來。

❑ 中介層的革新始於矽基封裝， 並持續了十餘年。此後，中介 層經歷了不同世代和架構的演 變，湧現出許多先進封裝領域 的領導者。

❑ 隨著技術複雜性的增加，對新型、更經濟實惠的中介層材 料的需求也隨之增加。 許多廠商選擇採用有機中介層材料， 以避免在矽加工技術方面缺乏專業知識以及矽中介層材料成 本高的問題 。

先進封裝技術的比較 -中介層技術比較

超越有機基板的限制

TGV 基板的製作流程圖

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TGV 基板在共同封裝光學元件 (CPO) 的應用

• ◼ 有機覆晶載板是 CPO 系統設計者的預設選擇。在目前要求下， 有機覆晶載板 在 面積、機械穩定性、層數、線間距以及最重要的成本方面均能滿足需求。
• ◼ 與目前先進晶片類似的挑戰是需要更大的封裝尺寸， CPO 晶片可能需要更大的 面積來容納更多的晶片單元，並需要更精細的線間距。
• ◼ 在訊號完整性和供電方面，有機基板採用 32 層結構，可以提供所需的功率，但 散熱管理可能是一個問題。
• ◼ 目前，玻璃核心基板並非共封裝光學元件（ Co-Package Optics ，簡稱 CPO ）產品商業化面臨的主要挑戰，但玻璃 核心基板將使這些新興架構和系統擁有更大的面積，從 而更廣泛地採用晶片組和電子積體電路 / 光子積體電路 （ EIC/PIC ），並提高機械穩定性。
• ◼ 玻璃核心基板的精細間距將改善光子 / 電子晶片組互連的 電氣佈線
• ◼ 玻璃用於 CPO 產品的另一個優點在於，它既可以作為平 台，也可以作為光波導。

TGV 基板的技術挑戰

玻璃核心基板 (GCS)

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TGV 基板的技術挑戰 -翹曲問題

• ◼ 玻璃核心基板（ GCS ）是一種新興的積體電路基板技術，其目 標是取代堆疊式積體電路基板（以前稱為「 ABF IC 基板」）的 有機芯，並在堆疊層、通孔、介電材料等方面保持相同的架構 組件。許多研究論文在過去十年中提出了類似的想法，例如 FICT 的 G-ALCS 等堆疊結構，但 GCS 發展史上的關鍵催化劑是 英特爾在 2023 年 9 月發布的公告。此次公告和 GCS 推廣活動表 明，有機積體電路基板在高端性能封裝和高端應用（ AI 加速器 和高效能運算處理器）方面存在潛在局限性，而現有的有機芯 預計難以滿足極高的尺寸和電氣要求。
• ◼ 玻璃核心基板具有更高的平面度，從而減少了翹曲。其低損耗 介電層（約為 4 ～ 6 @ 1-30 GHz ， tan δ <0.005 ）和極低的熱膨 脹係數（約為 3-10 ppm/ ° C ）與矽非常接近。與有機材料不同， 玻璃具有極高的軟化點（約 820 ° C ）和極低的吸濕性，因此在 回流焊接和可靠性測試中不會發生變形。此外，玻璃核心的導 熱性能也更佳（ κ≈ 1.2 W/m·K ），且不會釋放氣體，進一步提 高了穩定性。

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TGV 基板的技術挑戰 -增層與 RDL

C

銅是所有內部金屬化層的主要 導體。其走線和過孔尺寸遠小 於有機積體電路基板。銅的化 學性質正在不斷改進，以提高 其與玻璃的附著力，尤其是在 過孔及其深寬比方面。 L/S 結構 的金屬化也是電鍍銅在 1/1 μ m 以 上尺寸應用的關鍵展示。

玻璃是一種用途廣泛的材料， 其許多特性可透過成分調整和 特定的成型工藝進行客製化。 使用玻璃作為基材的關鍵優勢 之一在於其成分變化所帶來的 適應性。這些調整可以精細調 控各種性能，包括機械、熱學、 電學和光學特性。

• ◼ 玻璃核心基板：包括玻璃核心和位於玻璃核心兩側的 ABF + RDL 堆疊結構。導電端子可形成於玻璃核心基板的兩側。小晶片可與 基板一側的端子耦合，而另一側的端子則與電路板連接。玻璃核 心基板由一塊形成有 Cu TGV 的玻璃構成。 Cu 導體貫穿玻璃核心， 其中一根或多根導體與覆蓋在玻璃核心基板上的堆疊結構電耦合。

Core

一種用作核心材料的超薄玻璃。它將 確保機械穩定性，控制金屬化 TGV 的 深寬比，玻璃成分也將影響介電性能。

ПЫЛ

由液態或固態乾膜製成的薄膜 聚合物介電膜，例如 ABF ，應 用廣泛。玻璃正在推動這種材 料轉向更精細的 L/S （ 5/5 µm 以下）。例如，人們已經提出 了基於奈米填料的新配方，以 提升玻璃核心基板的性能。

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TGV 基板的技術挑戰 -面板級尺寸

• ◼ 玻璃核心基板是這項技術的最新架構組件，也是該技術的名稱由 來。從技術角度來看，玻璃核心基板與以下參數相關：
•  厚度： 佔 IC 載板總厚度的 60% ，確保機械穩定性。玻璃核 心基板厚度因最終應用而異。 目前的厚度範圍為 500 µm 至 1500 µm 。業界正努力將其進一步減薄 。
•  尺寸： 基板尺寸受玻璃芯的機械和介電性能限制。玻璃芯可 達到最大 240 × 240mm² 的基板尺寸。
•  玻璃核心基板的成分 ：多家供應商提供用於半導體的現有玻 璃成分作為玻璃核心基板的主成分。例如： Schott 的 BF33 ， 它是由浮法硼矽酸鹽製成。同時，一些新興廠商正嘗試提供 更適合玻璃核心基板特性的新型成分。原料玻璃的平均售價 是玻璃核心基板供應鏈的關鍵。
•  玻璃核心基板的熱膨脹係數 (CTE) 。
•  玻璃面板尺寸
• ◼ 從商業角度來看，這代表著新的商機，也是肖特、康寧和 AGC 等 玻璃原料供應商的切入點。玻璃原料面板面臨的挑戰之一是面板 尺寸以及在不同設備之間和加工腔體內部的搬運系統。

玻璃基板的尺寸演進與發展

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TGV 製程技術 -雷射鑽孔技術比較

Ref. 張景雅、車經傑、劉峻佑 (2026) 。 TGV 緩衝材 , 工業材料雜誌 472 期， 42-51 。

TGV 製程技術 -雷射改質蝕刻技術簡介 -1

• ◼ 通孔是玻璃核心基板中非常重要的組成部分，其數量、形狀、 直徑和加工時間都至關重要。
• ◼ 受雙面或單面鑽孔和蝕刻的影響，玻璃過孔可以呈現不同的形 狀：
• 圓柱形（直壁） → 單邊打雷射
• 錐形 / 圓錐形 → 單邊打雷射
• 沙漏形 → 雙面打雷射
• V 字形 → 單邊打雷射

蝕刻反應的質傳方程式

• ◼ 沙漏形通孔在中間深度較窄，常見於雙面蝕刻（雙面雷射加工） 製程 → 這是外行人的說法，根本的問題是質傳造成的 !
• ◼ 如果通孔主要從一側進行蝕刻 / 鑽孔，則往往呈圓錐形或' V' 形 （入口寬，出口窄）。純圓柱形孔需要精細的雙面加工或特殊 的鑽孔製程 (Selective Laser-induced Etching, SLE) 。每種通孔形 狀都有其優缺點，需要根據特定設計進行調整。

TGV 製程技術 -通孔深寬比範圍簡介

• ◼ 通孔的深寬比 (AR) 是一個非常重要的參數，它由 玻璃厚度與過孔直徑之比定義。目前， TGV 的平 均縱橫比通常在 1:5 到 1:20 之間。例如，英特爾展 示了一個直徑為 75 µm 、厚度為 1500 µm 的玻璃過 孔，其深寬比為 1:20 。
• ◼ 深寬比與金屬化能力密切相關。一家日本公司展示 了一種鑽孔玻璃核心基板，其通孔深寬比為 1:150 ， 但沒有進行金屬化。整體深寬比（不進行金屬化） 更容易實現，最高可達 1:150 。然而，實際深寬比 與金屬化密切相關，目前大多數廠商的平均深寬比 為 1:5 到 1:10 ，領先廠商的最高深寬比為 1:20 。

深寬比

• ◼ 深寬比超過約 1:10 時，難以實現無空隙電鍍。所 以，玻璃核心基板的典型目標值範圍為 5 至 10 。
• ◼ 玻璃核心基板典型通孔直徑為 20 -100 µm ，間距約 50 -250 µm 。

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TGV 製程技術 -濕式金屬化附著層簡介

• ◼ 純金屬附著層：傳統上，為了確保黏附性，通常採用濺鍍法沉積純金屬黏附 層，例如鉻 (Cr) 、鈦 (Ti) 、鎳 (Ni) 等，或含金屬氧化物 (MOx) 的黏合層。在 一些 TGV 樣品中，鈦被用作銅 (Cu) 和康寧 HPFS® 熔融石英玻璃之間的黏 附層。然而，含有這些材料的黏附層可能比單層銅膜具有更高的電阻。它們 也容易產生表面雜質或殘留物，並且需要針對每種金屬進行適當的蝕刻過程。 鈦 / 鎢 (Ti/TiW) 也與玻璃具有良好的黏附性，其中鎢被認為是一種很有前景的 TGV 黏附層材料。
• ◼ 自組裝單分子層：它們由有機分子（例如 (3氨丙基 ) 三甲氧基矽烷 (APTS) ） 形成，可用作黏附促進劑。這些分子與玻璃表面結合，形成 Si-O 鍵，並具有 NH₂ 等官能基，這些官能基可與催化劑顆粒（例如 Pd/Sn ）有效相互作用。 雖然單獨使用 APTS 效果不錯，但對於薄銅層（厚度不超過 150 nm ）而言， 附著力良好，而較厚的銅層則容易剝離。失效通常發生在銅塗層與促進劑的 界面。
• ◼ 矽烷處理（含聚合物層）：另一種選擇是使用 ZEONI ZS-100 ；矽烷可以透過 醇水溶液或氣相沉積法進行沉積。與液態矽烷相比，將等離子清洗用於表面 粗糙化，並結合矽烷氣相沉積，可提高附著力，並防止在熱循環過程中發生 分層。



矽烷處理的

TGV 製程技術 -濕式金屬化：阿托科技附著層 (VitroCoat GI)

• ◼ 玻璃光滑的表面雖然有利於精細線條圖案化和黃光製程，但卻阻礙了玻 璃與銅之間的附著。與有機 IC 載板不同，玻璃的光滑性抑制了傳統的機 械錨定 / 附著機制，而這些機制有助於實現良好的玻璃 -銅附著。在非導 電的玻璃基板上直接沉積導電層較為困難，金屬與玻璃的結合主要依賴 范德華力。由於這些力是物理相互作用，因此在光滑玻璃上進行化學鍍 的銅層往往附著力強度較差。此外，傳統方法通常難以在諸如 TGV 等複 雜結構內部形成均勻的銅膜。表面也可能產生雜質或殘留物。
• ◼ 為了確保可靠的玻璃 -銅附著力，研發和試量產線上提出了許多方法。以 下列舉基於金屬氧化物層的附著層：
• ◼ 可以在玻璃表面形成薄的金屬氧化物層，通常是用溶膠 -凝膠法。這些氧 化物層可以起到黏附促進層的作用。 MKS Atotech 公司的 VitroCoat 是 解決這個難題的方案之一， 它在玻璃和化學銅晶種層之間形成 5-10 nm 厚的塗層 。該塗層透過化學相互作用增強附著力，具體表現為與玻璃基 板形成共價鍵，以及在化學鍍銅過程中，隨著氧化物顆粒周圍生長形成 機械互鎖。燒結後，玻璃基板和附著層之間即可形成牢固的共價鍵。金 屬氧化物基黏附層具有許多優勢，例如：在黃光圖案化過程中，它與銅 晶種層易於蝕刻，無需額外的蝕刻步驟。

Electroless Cu (0.5 um)

VitroCoat GI (~7 nm)

Glass

TGV 製程技術 -玻璃 / 銅介面附著力提升方案

實現附著力的方法

•The felt: 90I•

採用多種製程沉積金屬薄膜並確保良好的附著力：

濕式鍍膜 ( 無電鍍和電鍍

)

電化學沉積 (ECD) 方法對 附著力評估標準有重要貢 獻。無論是電鍍或化學鍍， 電化學沉積技術因其成本 低廉且能形成均勻的薄膜， 尤其是在通孔等複雜結構 內部，而得到越來越廣泛 的應用。它們通常與附著 力促進層或表面預處理結 合使用。化學鍍可在金屬 或絕緣基材上形成均勻的 金屬塗層。

最新做法：附著層整合觸媒層 SZO APL

表面粗糙度

•H77:41: 777-42

• 玻璃表面至關重要。其許 多因素都會影響黏合效果， 例如：
• 增加表面積可提供更多黏 合或機械互鎖位點。
• 清潔：在塗覆黏合促進 劑之前，去除有機和無機 殘留物至關重要。清潔方 法包括使用酒精、去離子 水和鹼性脫脂劑。氧等離 子處理也可用於此目的。
• 活化 / 改質：等離子體處 理（使用 N₂ 或 O₂ ）透過 去除污染物和斷裂 Si-OSi 鍵，產生可吸附水分子 的懸空鍵，從而改善玻璃 表面的親水性和粗糙度。
• 機械粗糙化：雷射加工、 超音波加工和電化學放電 加工 (ECDM) 等技術可形 成微圖案並增加表面粗糙 度。這可透過機械互鎖提 高黏合力。
• 附著層粗糙化：溶膠 -凝 膠沉積製程可形成一層粗 糙的金屬氧化物顆粒層， 進而提供機械錨固作用。

觸媒沉積

• 對於玻璃等絕緣體上的無 電電鍍，催化劑的最佳化 吸附對於減少氣泡和提高 附著力至關重要。催化劑 晶核的均勻緻密沉積對於 在初始電鍍反應過程中形 成均勻的鍍膜至關重要， 從而獲得無氣泡且附著力 良好的鍍膜。
• 鈀 (Pd) 催化劑是常用的 催化劑。銀奈米顆粒 (Ag NPs) 正被探索作為一種經 濟高效的替代方案。

熱處理 ( 退火 )

沉積後熱退火或燒結用於 提高附著力。燒結可在溶 膠 -凝膠附著層形成化學 鍵。退火可以消除沉積薄 膜中的固有應力，使其從 壓應力狀態轉變為拉應力 狀態，從而防止分層。對 無電鍍銅沉積層進行退火 處理以進一步提高附著力。 預熱步驟（ 150 ° C ）增強 了附著力，這可能是由於 C-N 鍵的形成。

表面前處理

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TGV 製程技術 -增層製程簡介

• ◼ 玻璃核心基板的架構與有機的 IC 載板相同，只是突破了有機的 IC 載板 的限制。在層數等對供電和訊號完整性至關重要的參數方面，玻璃核 心基板並不會減少對更多層數的需求，尤其是在建造過程的對稱性方 面。但它提出了一種新的架構風格，即消除兩側對稱性的需求，正如 Absolics 所提出的。而 Intel 和其他廠商則在玻璃核心基板中沿用了有 機的 IC 載板的設計邏輯。
• ◼ 玻璃核心製備完成後，玻璃核心基板的製造採用逐層建構的方式，類 似於有機的 IC 載板的建造。依序添加聚合物介電層（通常為 ABF ）和 銅重分佈層。採用對稱建造是為了最大限度地減少翹曲。介電層通常 很薄（每層約 5 -15 µm ）。少數原型每層包含 5 µm 的介電薄膜和 3 µm 的銅層。
• ◼ 介電材料：建構介電層可以是聚醯亞胺薄膜 PI （通常：味之素 ABF ， 或光成像介電材料）。關鍵要求是與玻璃具有良好的附著力、高玻璃 化轉變溫度（ Tg ≥ 200 ° C ）和低介電常數 / 介電損耗比（ Df/Dk ）。味 之素 ABF 是常用的選擇：例如， ABF-GX/GZ 系列在 GHz 頻率下具有 Dk ≈ 3.2 -3.3 和 tan δ ≈ 0.007 -0.011 ， Tg ≈ 165 -195 ° C 。 固化 ABF 的典型 熱膨脹係數（ CTE ）約為 20 -30 (ppm/K) 。其他公司正試圖在這個尚 處於發展階段的市場中進入。與有機 IC 載板相比，不斷改變參數將延 緩玻璃核心基板的商業化進程。

ABF 材料的進化，某程度放慢了玻璃核心基板商業化的進程

介電材料的增層製程 (Build-Up Process)

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TGV 製程技術 -增層材料 (Build-up Film) 技術簡介

AJINOMOTO

SUMITOMO BAKELITE CO., LTD.

• ◼ 儘管面臨諸多挑戰，但由於玻璃核心基板與有機先進 IC 載板（例 如堆疊式介電材料）的協同效應，其應用前景仍然光明。玻璃核 心基板的普及為堆疊式介電材料開闢了利潤豐厚的市場，味之素 的 ABF 系列產品引領著這一潮流。 ABF 推出了基於奈米填料的新 一代 IC 載板系列產品，並提高了與玻璃基板的兼容性。然而，諸 如奈米填料 ABF 以及 ABF GL 和 GX 系列等新型解決方案有望透過 實現更精細的 L/S 圖案化 和 增強玻璃核心基板的黏附性 ，進一步 拓展其應用邊界。玻璃核心基板的興起為堆疊式介電材料市場的 新興企業提供了挑戰味之素領先地位的絕佳機會，例如：晶化科 技、積水化學、 LG 化學，甚至像 Thintronics 這樣的新創公司。

味之素 ABF 系列在高階 IC 載板 ( 包括：玻璃核心 基板 ) 具有引領市場的產品競爭力。

TGV 製程技術 -增層與重分佈層製程流程

Chip-First

Ref. 黃啟華、李攸軒、林欽楷、陳宣佑、蔡坤偉、楊富婷、柳慧心、胡冠羣、陳俊發、吳學宗 (2026) 。 FOPLP 先進翹曲控制解決方案 , 工業材料雜誌 472 期， 59-64 。

Chip-Last

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離型 / 保護膜

功能性基材

特殊化學黏著層

玻璃

TGV 製程技術 -平衡膜 (Balance film) 簡介

製程前撕除 (PET / PE Liner)

核心應力來源

黏貼基板 ( 無殘膠 )

1. Silicone-based Adhesive
2. Modified Acrylics

功能性基材比較表

有平衡膜

無平衡膜

Ref. 黃啟華、李攸軒、林欽楷、陳宣佑、蔡坤偉、楊富婷、柳慧心、胡冠羣、陳俊發、吳學宗 (2026) 。 FOPLP 先進翹曲控制解決方案 , 工業材料雜誌 472 期， 59-64 。

張景雅、車經傑、劉峻佑

緩衝材

(2026) TGV

,

工業材料雜誌

472

TGV 製程技術 -增層材料與平衡膜 (Balance film) 的比較

Ref. 黃啟華、李攸軒、林欽楷、陳宣佑、蔡坤偉、楊富婷、柳慧心、胡冠羣、陳俊發、吳學宗 (2026) 。 FOPLP 先進翹曲控制解決方案 , 工業材料雜誌 472 期， 59-64 。

張景雅、車經傑、劉峻佑

緩衝材

(2026) TGV

,

工業材料雜誌

472

TGV 製程技術 -切割製程 (Singulation) 簡介

• ◼ 在鑽孔、金屬化和堆焊工藝之後，對玻璃核心 基板進行切割或分割是必不可少的，但同時也 極具挑戰性，因為它會產生許多缺陷，尤其是 邊緣缺陷，這些缺陷會在可靠性測試中擴展。 迄今為止，業界尚未驗證一種標準的玻璃核心 基板切割方法。大多數廠商提供的雷射解決方 案是將雷射切割作為 TGV 雷射設備和切割組件 的一部分。然而，這些方案的參數並不相同， 尤其是在生產效率方面。與有介質層和金屬層 的玻璃核心相比，裸玻璃的鑽孔速度要快得多。
• ◼ 其他廠商則提出兩步驟機械切割法，但其最大 的瓶頸是切割速度遠低於有機 IC 載板。
• ◼ 這是在實現大規模生產之前必須解決的關鍵步 驟和挑戰之一。

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玻璃核心基板 -玻璃裂痕問題簡介

• ◼ 玻璃基板或中介層製造的 最大挑戰之一是確保玻璃無裂紋 ，這需要在加 工前進行檢查，並確保加工步驟不會引入任何裂縫。儘管玻璃具有諸多 優勢，但它也存在一個很大的瓶頸：玻璃是一種脆性材料，容易開裂。
• ◼ 玻璃、附著層、晶種層、銅和介電材料等不同材料的熱膨脹係數（ CTE ） 在疊層結構上存在差異。疊層加工、熱循環和切割會產生熱機械應力， 導致缺陷和裂縫。其中一個常見的裂紋是 SeWaRe 裂紋，即從切割邊緣貫 穿玻璃核心基板的裂紋失效。
• ◼ 裂痕直接影響可靠性。可靠性測試包括預處理和溫度循環測試（ TCT ）。 玻璃裂紋失效始於切割引起的缺陷，這些缺陷可能會因界面黏合失效而 擴展。 玻璃會因現有缺陷或裂紋尺寸以及熱膨脹係數不匹配引起的熱機 械應力而發生內聚裂紋 。
• ◼ 增層厚度 (Build-Up Film THK) 會影響玻璃的開裂。較薄的增層會降低裂 紋擴展所需的能量，因此即使初始缺陷較大，也不會發生玻璃開裂失效。 ◼ 玻璃開裂的主要原因包括：
•  玻璃的脆性。
•  熱膨脹係數不匹配 (CTE mismatch) 所引起的熱機械應力。
•  加工過程中產生的缺陷。
•  通孔形成 / 鑽孔。
•  切割。
•  化學機械拋光 (CMP) 。
•  水分的存在。
•  金屬 / 玻璃界面附著力問題。

• ◼ 特定裂紋類型：
• ◼ 徑向裂縫 (Radial cracks) ：加熱過程中，因過孔膨脹導致 玻璃內部產生拉伸環向應力而形成。
• ◼ 環向裂縫 (Circumferential cracks) ：冷卻過程中，因過孔 收縮導致玻璃內部產生拉伸徑向應力而形成。
• ◼ SeWaRe 失效：一種特殊的內聚裂紋，源自於切割邊緣 的缺陷，通常在機械切割後立即或不久後出現。
• ◼ 垂直裂紋 (Vertical cracks) ：亦可見於熱機械應力作用下。

TGV 製程技術 -玻璃裂痕問題簡介

• ◼ 更薄的增層：減少介電層和金屬銅層的總厚度可以降低 熱機械應力，減少裂紋擴展所需的能量，從而顯著降低 切割和熱循環過程中出現裂紋的機率。
• ◼ 通孔鑽孔： Vias Mechanics 和 NEG 近期聯合推出了一款 專用於玻璃核心 TGV 加工的 CO₂ 雷射器，該雷射器性 能卓越且成本更低。 CO₂ 雷射鑽孔已成功應用於熱預處 理和後處理，透過熱燒蝕玻璃，可以修復預先存在的缺 陷，避免因潮濕引起的問題，從而獲得更光滑的表面並 防止裂縫擴展。多步驟切割工藝也有助於減少裂縫。
• ◼ 邊緣塗層：切割後在裸露的玻璃邊緣塗覆聚合物層可以 防止裂紋擴展。邊緣塗層提供結構支撐，起到防潮作用 在玻璃邊緣施加壓應力，並填充現有缺陷，有效減少裂 紋擴展所需的能量，防止可靠性測試過程中發生失效。
• ◼ 增層膜 (Build-Up film) 回縮： 將增層設計成從玻璃切割邊 緣回縮，可降低自由邊緣的應力，降低能量釋放率，從 而防止裂紋擴展 。所需的回縮長度取決於增層的厚度和 預期的缺陷尺寸。

常見先進封裝 TGV 玻璃基板材料對比表

• ◼ 材料的觀點： SiC 是否有機會能取代 Si or 玻璃作為核心基板 or 中介層，需要克服以下兩大重點
•  蝕刻孔洞 ( 方法 ? 價格 ?)
•  利用 CVD 沉積介電層，價格是否划算 ?

半導體先進封裝趨勢 -TSV + 有機 IC 載板 → 玻璃中介層

Organic-core

Substrate

目前最先進的封裝技術 CoWoS-S

Organic

Core

Glass Core

Glass-core

Substrate

• ◼ 可以發現未來將利用玻璃中介層 (Glass Interposer, GI) 或玻璃核心基板 (Glass Core Substrate, GCS) ，將矽中介層 與有機 IC 載板取代，讓晶片的互連透過垂直導線 TGV 與 RDL 來使 RC Time delay 降低，達到更高的訊號傳輸。

RDL

7 RDL

有機 IC 載板 vs. 玻璃核心基板 -CTE 導致的失效位置確認

• ◼ 為了確保晶片與堆疊封裝基板之間的 μ -bump 可靠，玻璃基板的熱膨脹係數 (CTE) 被設計得盡可能接近矽晶片。
• ◼ 在這種情況下，玻璃堆疊封裝基板與 PCB 之間的熱膨脹係數差異增大， C4 焊點的可靠性受到質疑！對於擁有一兆個電晶體的處理器，晶片尺寸增大， 玻璃核心封裝基板的尺寸也隨之增加。玻璃核心基板與 PCB 之間的熱膨脹係 數差異增大，這可能導致 C4 焊點可靠性問題。
• ◼ 事實上，玻璃基板的熱膨脹係數應該更接近 PCB 的熱膨脹係數，因為玻璃基 板上的 μ -bump 有底部填充物的保護，而 PCB 上的 C4 或 BGA 焊點則沒有底部 填充物的保護，尤其對於較大的玻璃封裝基板而言。

熱循環對於 μ -bump 的最大累積非彈性應分析

0.35

0.9

• C4 corner solder joint (Glass core substrate): 19% per cycle

> C4 corner solder joint (Organic core substrate): 8.43% per cycle

熱循環對於 C4 joints 的最大累積非彈性應分析

0.7

Accumulated Equivalent

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Intel 發表採用 EMIB 多晶片連接的玻璃核心基板

• ◼ 在 2026 年日本 NEPCON 展會上，英特爾展示了其最 新的玻璃基板技術，旨在為下一代先進人工智慧和 高效能運算加速器提供動力。英特爾開發了一種新 型高性能核心玻璃基板。
• ◼ 基板尺寸： 78x77 mm 2 ， ( 矽基板 reticle 的 2 倍
• ◼ 上下 10 層 RDL 增層 (ABF 增層 )
• ◼ 2 個 EMIB ( 嵌入式多晶片互連橋接 )
• ◼ 玻璃基板沒有微裂紋 (No SeWaRe)
• ◼ TGV 規格：
•  孔徑： 75 μ m( 假設正確
• 

)

• 孔深 ( 板厚 ) ： 800 μ m 孔深 ( 版厚 ) → 實際量測推測只有 625 μ m

•  深寬比 (AR) ： 10.6 → 8.3 ( 推測

)

•  Micro-Bump pitch ： 45 μ

m

Source: https://www.techpowerup.com/345504/intel-unveils-glass-core-substrate-with-emib-multi-chip-connection

)

富士通前幾年所發表多晶片連接的玻璃核心基板

• ◼ 富士通去年前提出了【 Glass All Layer Z-Connection Structure, G-ALCS 】 ( 全層玻璃 Z 型連結結構 ) 技術 。
• ◼ G-ALCS 目前仍處於早期應用階段；其優異的性能和可持續性使 其成為晶片和射頻市場現有有機解決方案的理想替代方案。 GALCS 採用全層壓玻璃結構，並有內接互連。相較之下，玻璃核 心基板通常依賴單層玻璃核心，並透過玻璃通孔（ TGV ）形成 有限的垂直互連。 G-ALCS 支援 Any layer 通孔，從而提高了佈 線靈活性和互連密度。
• ◼ G-ALCS 採用導電膏填充的間隙通孔 ，消除了通孔短截線。這種 無短截線設計針對 100 GHz 以上的訊號傳輸進行了最佳化。 玻 璃核心基板通常會受到短截線引起的訊號失真的影響，從而限 制了其在高頻下的性能。
• ◼ 基於改良的 F-ALCS 技術， G-ALCS 支援超過 60 層，從而實現了 極高的佈線容量。標準玻璃核心基板受限於 TGV 的數量和密度， 因為大規模機械鑽孔和金屬化過程會變得更加複雜。 G-ALCS 強 調環保加工：用水量更少、能耗更低、層壓製程更簡化。玻璃 加工流程涉及複雜的多步驟製造，資源消耗更高。這使得 GALCS 成為更環保的替代方案，符合產業永續發展目標。 GALCS 非常適合晶片整合、高速通訊、射頻 / 毫米波和探針卡應 用。它與 LCD 面板製造商的潛在合作，可透過利用成熟的玻璃 加工基礎設施，提供可擴展的途徑。 玻璃核心基板雖然更成熟， 但對晶片時代架構的適應性較差。

Ref.





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日本電氣硝子的新玻璃陶瓷核心材料

• ◼ 日本電氣硝子 (NEG) 開發了一種新型核心材料配方，該配方基於玻璃核心材料並添加少 量陶瓷粉末，而陶瓷粉末正是 NEG 擁有眾多獨家產品的領域。這種新型核心材料具備 玻璃的所有特性，並且易於加工和鑽孔，可用於使用與 Via Mechanics 聯合開發的改良 型 CO 2 雷射進行 TGV 成型。 NEG 的解決方案有望降低核心材料的成本，並減少鑽孔過 程中裂縫和微裂紋的產生。與成型相關的良率問題預計也會降低。此外，與其他雷射光 源相比， CO2 雷射的成本較低。這兩項經濟優勢都有利於加速玻璃核心基板的量產階段。 在普通玻璃基板上鑽孔時，最常用的方法是雷射改質和蝕刻，以避免產生裂縫。然而， 這種方法技術複雜且成本高昂。而這種新型核心材料可以使用現有的 CO 2 雷射器進行鑽 孔，從而降低了玻璃核心基板製造所需的資本投入。
• ◼ 玻璃陶瓷核心材料採用 NEG 獨家研發的低溫共燒陶瓷（ LTCC ）。該材料具有低介電常 數 (D k ) 和低消散係數 (D f ) ，可降低訊號延遲和介電損耗。基於玻璃和 LTCC 陶瓷的複合材 料可透過調節介電常數和消散係數來改變其性能。
• ◼ NEG 的核心材料比玻璃面板更耐用，因此 NEG 能夠提供更薄、更堅固的核心材料，為設 計人員提供更多選擇，並降低操作風險。
• ◼ 客製化是該領域的關鍵。 NEG 可依客戶需求變更核心材料特性。
• ◼ 除了新型玻璃陶瓷核心材料外， NEG 還與 Via Mechanics 成立了一家合資企業，共同開 發用於 TGV 鑽孔和成型的玻璃核心材料和 CO2 雷射鑽孔設備。該合資企業預計將為 TGV 加工提供價格合理的玻璃核心材料和雷射工具，而 TGV 加工是玻璃核心基板製造 的關鍵步驟之一。

增層數量

TGV AR ( 金屬化 )

基板大小

線寬 / 線距

玻璃核心基板 發展路線圖

玻璃核心基板（ GCS ）將被定位於完善有機 IC 基板的不足，特別是目前層數已達 26 層（ 26L ）的高階有機基板。由於 目前尚處於商業化初期，且許多新進參與者缺乏先前的堆疊製程經驗及其對可靠性影響的知識，玻璃核心基板目前的原 型與試產線能力約在 10 層左右。一旦玻璃核心基板實現商業化，其層數開發技術將迅速提升，並更加取決於客戶需求。 然而，更精細的線寬線距（ L/S ）以及更大的封裝尺寸（ Form factor ）要求，可能會推遲 GCS 層數快速增加的進程。

1:5

1:8

1:10

>1:10

基於廠商能力與產品藍圖，儘管少數原型已展示出深寬比（ Aspect Ratio, AR ）達 1:20 的金屬化玻璃通孔（ TGV ），但整體玻璃核心基板 生態系正採取較為穩健的步調，朝向 1:5 的目標邁進；這是因為一旦深寬比增加，金屬化填充問題將呈指數級增長。雖然未金屬化的 TGV 深寬比可達 1:200 ，但若缺乏具備高良率且可靠的金屬化技術，這些通孔將毫無用處。

120 - 150

150 - 180

180 - 200

>200

第一批玻璃核心基板將突破先進封裝 120 mm 的尺寸障礙，並加速向 200 mm 封裝尺寸邁進。不僅如此，玻璃核心基板也將針對相同應用但 不同的市場，演進出更小尺寸的規格。因此，玻璃核心基板的封裝尺寸將以 120 mm 等級作為切入點，並向「更大」與「更小」兩個方向發 展，以完善高階市場中對於有機 IC 載板的產品供應。

5/5

<5/5

2/2

<2/2

儘管大日本印刷（ DNP ）已經展示了在玻璃基板上實現 1/1 µm 線寬 / 線距（ L/S ）的能力，這對未來發展至關重要，但目前整體生態系的目標 與平均能力仍集中在實現玻璃上的 5/5 µm 規格。設定此數值旨在提升產量並累積玻璃核心基板製程經驗，之後才會在 2030 年後快速向大批 量製造（ HVM ）中的 2/2 µm 甚至 1/1 µm L/S 邁進。

玻璃承載板 (Glass Carrier)

玻璃承載片雖然具有高剛性、耐化學腐 蝕性和透明性，但也存在一些缺點：

• ◼ 脆性和操作風險：玻璃易碎，如果操 作不當可能會破碎。受力的玻璃載片 可能會開裂或斷裂，這不僅會損壞附 著的晶圓，還可能導致玻璃碎片污染 設備。
• ◼ 設備相容性（透明度問題）：玻璃的 透明性雖然有利於光學元件的分離， 但可能會幹擾自動化處理系統。許多 晶圓處理工具使用光學感測器或真空 對準技術，這些技術假定晶圓是不透 明的；透明的玻璃載片會為常用的工 業工具帶來難以處理和難以安全操作 的問題。

玻璃基板發展的預測

發展進程

玻璃中介層 (Glass Interposer)

玻璃具有許多優勢，例如可調的熱膨脹係 數 ( 接近矽 ) 、低介電損耗以及可用於大尺 寸面板。然而，玻璃中介層的缺點包括：

• ◼ 導熱係數低：與矽相比，玻璃的導熱 性能較差。典型玻璃的導熱係數約為 1 W/m·K ，而矽的導熱係數約為 130 W/m·K 。因此，安裝在玻璃中介層上 的晶片無法有效地將熱量散發到中介 層中，這給散熱帶來了挑戰。
• ◼ 生態係不成熟且生產規模化 ：玻璃中 介層技術仍在發展與改善。目前缺乏 成熟的大規模生產能力，玻璃中介層 的供應鏈也不成熟。

玻璃核心基板 (Glass Core Substrate)

主要廠商都在投資玻璃核心基板的研發。 然而，玻璃核心基板仍存在一些顯著的缺 點與挑戰：

• ◼ 大尺寸玻璃面板的處理：傳統的積體電 路基板製造在具有一定柔韌性且不易碎 裂的有機面板上，而 大尺寸玻璃面板則 笨重且易碎 。玻璃的脆性為基板製造廠 的搬運和加工帶來了難題。
• ◼ 檢測和良率控制：玻璃基板透明且通常 具有高反射率，這使得自動化光學檢測 更具挑戰性。 檢測玻璃中的缺陷（例如 微小裂縫或通孔中的空隙）需要專門的 視覺系統 ，因為傳統的光學檢測方法可 能會遺漏這些缺陷。

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