半导体封装技术范式转变 - 行业核心关注点从缩小晶体管尺寸（纳米级）转向通过连接多个芯片单元来构建更大系统（微米级）[1][2] - 驱动转变的根本原因是物理定律限制了晶体管尺寸的持续微缩，同时单片大芯片面临光刻掩模面积极限（约858平方毫米）和良率急剧下降的问题[4][5][6] - 业界应对策略是采用Chiplet（小芯片）设计，将大芯片拆分为更小部件分别制造再拼接，以提升良率、降低成本并灵活使用不同工艺节点[8][9] Chiplet与先进封装架构 - Chiplet模式像乐高积木，允许计算核心采用3纳米等先进工艺，而I/O电路采用6纳米等成本更低的工艺，实现优化配置[9] - 拆分芯片的关键挑战在于芯片间高速互连，其性能必须媲美或超越芯片内部线路，否则拆分失去意义[10][11] - 先进封装架构如CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）成为关键，其结构类比为“培根鸡蛋麦满分”：芯片（培根）、中介层（鸡蛋）、基板（松饼）[12][13] 传统有机基板的瓶颈 - 有机基板（树脂和玻璃纤维）已统治行业25年，成本低廉且稳定，但面对AI芯片的高功率和高频信号需求时出现瓶颈[14][15][17] - 主要瓶颈有两项：热膨胀系数（CTE）不匹配（有机基板CTE为17–20 ppm/°C，是硅的6-7倍），导致大芯片封装翘曲；以及高频信号下损耗大[17] - 人工智能芯片的兴起打破了有机基板长期以来的适用性平衡[16][18] 硅中介层的兴起与局限 - 台积电于2012年引入硅中介层作为CoWoS的核心，利用硅与芯片材料一致（CTE约3 ppm/°C）及半导体精密工艺实现高速高密度互连[20][21] - 硅中介层成为AI芯片存在的关键，但本身成为新的瓶颈：其制造占用晶圆厂产能（如洁净室、晶圆），与芯片制造争夺资源[21] - 硅中介层成本高昂，大型硅中介层价格超过100美元，可能占封装成本一半以上，预计2028年顶级AI芯片封装成本达1300美元左右，且尺寸受限于晶圆良率逻辑[21][22] 玻璃基板的技术优势与挑战 - 玻璃基板被视为潜在解决方案，主要优势在于其CTE可调整至接近硅的约3 ppm/°C，以及信号损耗比有机基板低十倍以上[28] - 玻璃表面极其光滑，支持混合键合等先进技术，将连接点间距缩小至10微米以下；其透明性支持光波导嵌入，为光互连奠定基础[29][30] - 玻璃面临三大挑战：易破裂的可靠性问题；导热系数低（约1 W/m·K，硅为130–150 W/m·K）；以及电源噪声抑制难题[32][33] - 玻璃基板目前量产良率低于有机基板，成本高出数倍，经济性差距显著[35] 主要厂商竞争格局 - 英特尔：玻璃基板技术先行者，投入超10亿美元，拥有近半数相关专利，但核心人才流失至三星，且被业内专家预计2030年前难实现商用生产[36][37][38] - 三星：构建垂直整合体系，目标2028年用玻璃取代中介层，但2025年样机未通过客户质量认证，量产能力待验证[26][39] - Absolics（SKC子公司）：获美国政府资助建厂，但面临缺乏大客户困境，AMD可能成首个客户，量产目标已推迟至2027年[40][56] - 台积电：掌控CoWoS产能瓶颈，据估计英伟达消耗其超60%产能，此瓶颈反而强化其定价权和客户锁定[49] - 有机基板阵营：包括味之素（ABF膜市占率超95%）、Chipletz（智能基板）、英特尔（EMIB技术）等，仍在持续改进，韧性强大[44][45][46] 台积电的战略布局 - 台积电通过三管齐下策略应对封装挑战：1) 扩张CoWoS产能，计划到2026年底月产量提高60-70%以上；2) 转型至CoPoS面板级封装，为集成玻璃或硅光子技术预留空间；3) 探索CoWoP等颠覆性技术，试图消除基板层概念[50][51] - 台积电的CoPoS路线图可能将玻璃基板纳入自身生态，这对独立玻璃基板厂商构成双刃剑：既可能打开市场，也可能消解其“绕过台积电”的生存逻辑[50] 未来发展的关键信号 - 玻璃阵营关键信号：Absolics获得首份量产采购订单（如AMD认证）；三星通过下一代原型机获得客户资格认证[56] - 有机材料阵营关键信号：味之素ABF实现5微米以下间距量产；英特尔EMIB技术获得苹果、高通等大公司订单采用[57] - 台积电平台关键信号：VisEra的CoPoS面板试点线实现稳定产能；CoWoP技术可行性取得突破[57] - 行业标准（如UCIe 3.0）的演进也将决定不同技术路径的主流地位[57] 行业核心矛盾与趋势 - 根本矛盾在于AI芯片尺寸和复杂度持续增长与现有封装能力（成本、产能、性能）之间的冲突，物理极限迫使变革[60] - 竞争本质是“旧物理”（有机基板持续改进）与“新物理”（玻璃等新材料）在可制造性、成本效益上的较量[43][47] - 未来形态未定，可能结局包括玻璃基板胜出、有机基板延续一代，或基板概念本身被颠覆[53][60] - 投资决策需密切关注上述关键信号，在迷雾中抢先洞察趋势[54][58]