玻璃基板：100 毫米之后，有机载板为什么撑不住了

高端 ABF 载板在 100 毫米跨度上的翘曲，行业通常按 50 微米这个量级来要求。50 微米大约是头发丝直径的六成。这个数字不出现在任何一颗芯片的规格书里，但它决定了封装尺寸还能不能继续往上走。

台积电 2026 年量产的 5.5 倍光罩 CoWoS，封装面积约 4700 平方毫米，多数客户良率稳定在 98% 以上。按公开路线，2027 年的 9.5 倍光罩要配 120×150 毫米的基板，2029 年的 14 倍光罩把封装面积推到 12000 平方毫米，接近一片 12 英寸晶圆。基板尺寸每上一档，原来被压住的翘曲就重新变成问题。

这个系列写四篇，主题是封装载体。第一篇讨论有机载板在 100 毫米这个尺寸上遇到的具体限制，以及玻璃芯为什么被推到台前。

一、平整度成为良率门槛

封装基板的功能是转接。芯片上的焊盘间距在几十微米量级，主板上的焊盘间距在几百微米量级，中间这一层负责把间距放大、把电源重新分配、把上千根信号线引到对应位置。过去评价基板主要看布线密度、层数、介电损耗，平整度属于工艺控制参数，不列入设计指标。

这个排序在大尺寸封装上不再成立。翘曲影响良率的位置有三处。

第一处是贴装。芯片通过铜柱或微凸块落在基板上，回流焊时整包从两百多摄氏度降到室温，基板收缩，芯片基本不收缩。两者之间的相对位移与到中心的距离成正比，边缘处最大。位移超过凸块的变形余量，焊点被拉开，形成开裂或虚接。这类失效在电测里未必立刻显形，往往要经过几十轮温度循环才暴露出来。

第二处是光刻。RDL 要在基板上做多层布线，每一层都要跟前一层对准。基板不平，光刻机的焦平面是平的，翘曲直接消耗焦深余量。层数越多，累积误差越大。大面积基板的 RDL 层数上不去，原因在这里：每一层都要在一个起伏的面上完成对准。

第三处是散热。芯片与均热盖之间隔着导热界面材料，这层材料的厚度取决于基板的共面性。基板一翘，中间形成楔形间隙，一侧被压得很薄，另一侧留出上百微米。热流沿最薄的路径走，热点随之偏移。

三处问题指向同一个结果：平整度从工艺参数变成良率门槛，而门槛的高度由材料本身决定。

图 1　三种芯层材料的热膨胀系数与杨氏模量对照自制示意图。有机芯层取 ABF 载板常用区间，玻璃取可调范围，数据据公开材料参数整理

二、挠度随跨度的平方增长

翘曲随封装尺寸的变化关系，可以用一个简单模型说明。

把芯片和基板简化成两根贴合在一起的条子，一根膨胀快，一根膨胀慢。温度下降时，快的一根想缩得更多，慢的一根阻止它，两者互相牵制，条子发生弯曲。这个模型在材料力学里叫双金属片，早期用于温度开关，现在用来解释封装翘曲。

弯曲程度取决于两个量。一个是两种材料的膨胀系数差，差值越大弯曲越明显；另一个是条子的长度，而长度在挠度计算里进的是平方项。

曲率与长度无关，只与材料差和厚度比有关。把曲率沿长度积分两次得到挠度，长度就以平方形式进入结果。同一组材料，封装从 50 毫米做到 100 毫米，挠度增加到四倍；做到 150 毫米，增加到九倍。厚度的影响相反，芯层加厚一倍，挠度减半。

过去二十年基板尺寸缓慢增长，平整度没有成为突出问题，因为 50 毫米时代的翘曲只有十几微米，常规工装就能压住。尺寸到 100 毫米，同一组材料给出的翘曲是五六十微米，工装压不住了。另一方面，工程上的第一反应通常是加厚芯层，这是唯一不需要更换材料、不需要改动供应链、能立刻见效的参数。

图 2　双材料条的挠度随跨度和芯层厚度的变化自制示意图。按曲率沿跨度二次积分估算，仅示趋势，不代表具体产品

三、有机芯层的结构决定各向异性

有机载板的芯层不是均匀的塑料。它由玻纤布浸渍环氧树脂，多层叠合后在高温高压下压合而成。

玻纤布是编织结构，经纱与纬纱交错，中间留下空隙由树脂填充。这个结构决定了它的热膨胀在两个方向上不一致。

平面方向由玻纤主导。玻纤本身的膨胀系数在 5 ppm/K 上下，织成布并浸渍树脂之后，整体落在 12 到 17 ppm/K，具体数值取决于树脂含量、玻纤类型和编织密度。厚度方向没有玻纤连续贯通，基本由树脂主导，膨胀系数在 40 到 70 ppm/K。两个方向相差三到四倍。

这个差异还会造成局部不平。整片基板的碗状翘曲是宏观的、可预测的，可以用工装压、用钢框拉、用对称叠构抵消。但玻纤布在编织时经纱与纬纱的密度不可能完全均匀，树脂在压合时的流动也不可能完全对称，基板上每隔几毫米就存在一处微小的膨胀差异。这些差异叠加，形成几十微米尺度上的局部起伏。

局部起伏无法靠外力压平，压住一处，相邻处会重新弹起。RDL 的光刻对准是逐点进行的，它直接面对这种局部起伏。

所以有机载板的实际限制不在整体翘曲的绝对值，而在整体压平之后残留的局部起伏。整体翘曲可以通过设计补偿，局部起伏只能由材料决定。

图 3　有机芯层的各向异性与局部起伏来源自制示意图。编织密度差异与树脂流动不均导致局部膨胀不一致

四、补偿手段与代价

有机载板这套体系运行了二十年，围绕翘曲积累了一整套补偿手段。每一种都有效，每一种都有代价。

最直接的是加厚芯层。从 0.8 毫米加到 1.2 毫米，刚性按三次方增长，翘曲相应下降。代价出现在供电上。芯层通孔要穿透整个厚度，孔越深，深宽比越差，电镀填孔难度越高，孔电阻也越大。供电从主板经这些孔到芯片，路径变长，压降上升。AI 芯片电流已达上千安培，这一段电阻哪怕只增加几毫欧，落在供电网络上的压降就是几十毫伏。

第二种是加钢框。在基板四周贴一圈不锈钢或铜的加强环，把整片基板约束住，大尺寸封装上基本是标配。代价是引入第三种材料。钢的膨胀系数在 10 到 17 ppm/K，与芯层不完全一致，与硅差得更远。原本是芯片与基板两种材料互相牵制，现在变成三种材料互相拉扯。

有研究用有限元计算过大尺寸带钢框的 FCBGA，结果与直觉相反：不加钢框时，芯层膨胀系数越低翘曲越小；加上钢框之后趋势反转，膨胀系数高的芯层反而翘曲更小。原因是主导项发生变化，从芯片与基板的失配变成芯层与钢框的失配，钢框膨胀系数偏高，配同样偏高的芯层反而同步。

这个结果说明，在大尺寸段，翘曲已经不能靠单向优化解决。材料参数之间互相牵制，调好一个会破坏另一个。工程上剩下的做法是用仿真把整套参数配平。

第三种是铜平衡。基板每一层的铜覆盖率需要拉平，否则压合后各层收缩不一致，板子自身会弓。代价是布线自由度，为了凑覆盖率要故意留出空铜区，原本可以走线的位置被占用。

第四种是对称叠构。上下两半的层数、厚度、铜厚保持对称，让压合应力自行抵消。代价是层数不能按功能需要分配，逻辑上只需三层的位置，为对称可能要做四层，成本和厚度都上升。

这四种手段组合使用，能把翘曲压到可接受的范围。这个范围的下限在 100 毫米附近。

图 4　四类翘曲补偿手段与各自的代价自制示意图。整理自公开工艺文献与厂商技术材料

五、100 毫米处的数据对照

把公开数字放在一起，这道坎的位置比较清楚。

跨到 100 毫米，高端有机载板的翘曲在 50 到 55 微米。英特尔的厚芯玻璃演示件在同一跨度上做到 20 微米以内。台积电与日本 Ibiden、台厂群创联合验证的玻璃芯方案，用 0.8 毫米玻璃芯承载 5 倍光罩芯片，封装外形 85×110 毫米，共面性改善 16%，等效膨胀系数降低 19%，未观察到明显翘曲和分层。

16% 和 19% 对应的封装是 85×110 毫米，尺寸刚好在 100 毫米这条线附近。更大的尺寸还没有同等公开的验证数据。

2027 年的 9.5 倍光罩需要 120×150 毫米基板，面积 18000 平方毫米。2029 年的 14 倍光罩把封装面积推到 12000 平方毫米，容纳十颗左右大型计算芯片和二十组 HBM 堆叠。这些尺寸超过 100 毫米一半以上，按平方关系，挠度还要再涨一倍多。

在这个尺度上，有机载板的补偿手段逐渐失效：加厚芯层会把供电路径拉得过长；加钢框使三种材料的博弈难以配平；铜平衡和对称叠构占用布线自由度，密度上不去，而密度是大封装存在的理由。

还有一项不常被提到的账，是面积利用率。300 毫米圆片切方形封装，边缘材料基本废弃，利用率约 45%。换到 510×515 毫米方形面板，利用率能到 81%。这个差距直接体现在单位成本上，也是面板级封装被推动的实际原因。玻璃适合大面板，这一点由几何决定，与它的物理性能无关。

图 5　CoWoS 封装尺寸与对应基板尺寸的演进自制示意图。数据据台积电 2026 年北美技术论坛公开口径

图 6　上海证券报·中国证券网 2026 年 9 月 27 日报道截图。报道提到英伟达正在评估玻璃基板方案，TGV 金属化仍是技术难点，客户认证尚未完成

六、玻璃改变的是芯层材料类别

行业讲玻璃基板的优势通常列三条：膨胀系数低、表面平、介电损耗小。这三条都成立，但根本差别在结构。

有机芯层是复合材料，由编织结构决定性能，天生各向异性。玻璃是均质材料，各方向膨胀系数一致，从熔体冷却后就是一块连续、各向同性的板。

这一差别改变的是设计方法。各向同性意味着翘曲可以用简单模型算准，仿真结果与实测能够对上，设计阶段就能判断一个封装是否可做。有机芯层的各向异性使模型始终存在偏差，偏差要靠试产弥补，一轮试产往往几个月。

在此之上，玻璃还有四项可直接量化的优势。膨胀系数可调，调整配方中氧化硼、氧化铝、碱金属的比例，可以做到 3 到 10 ppm/K，接近硅的 2.6。台积电验证中 19% 的等效膨胀系数下降，来自配方调整与结构配合。

表面平整。玻璃成型时表面即达到光学级平整，粗糙度在 1 纳米以下。有机载板表面粗糙度在 100 到 500 纳米，做细线 RDL 之前还需额外平坦化。粗糙度决定线宽能力：玻璃上做到 2 微米线宽线距属于常规，1.5 微米以下也有报道；有机载板量产能力普遍在 5 微米以上，最好水平为 2 微米。

刚性高。玻璃杨氏模量 64 到 73 GPa，有机芯层 4 到 13 GPa，相差五倍以上。在同样的翘曲允许值下，玻璃芯可以做得更薄，通孔更短，供电路径更短。

介电损耗低。合成石英玻璃在 10 GHz 下损耗角正切 0.0002，ABF 为 0.0044，相差一个数量级以上，在高速信号上直接体现为插入损耗差异。

图 7　有机芯层、玻璃芯层与硅中介层的材料特性对照自制示意图。数值取公开材料参数的典型区间，跨材料不可直接比较

七、玻璃自身的四个问题

玻璃消除了有机芯层的各向异性，同时带来四个新问题。这四个问题目前都没有完全解决，它们决定玻璃基板何时能够真正上量。

第一个是脆性。玻璃没有塑性变形阶段，应力超过强度即发生断裂。业界对此有专门术语 SeWaRe，指玻璃边缘的崩裂与分层。基板在切割、搬运、压合、回流各环节都要受力，边缘是应力集中位置。实测边缘应力为 95 MPa，做边缘镀膜处理后降到 49 MPa，下降约一半，但未降到零。低温固化介电材料也在开发，用于降低增层过程的残余热应力。

第二个是导热。玻璃导热系数在 1 W/(m·K) 上下，硅为 150。这意味着玻璃基板几乎不参与散热。有机芯层同样很差，但铜布线铺在芯层内，能带走一部分热量。玻璃芯需要在玻璃上打满铜通孔，依靠铜导热，这又回到 TGV 的工艺难度。

第三个是局部失配。玻璃整体膨胀系数与硅匹配良好，但 TGV 内填充的是铜，铜的膨胀系数为 16.5 ppm/K，玻璃为 3.2 到 3.4，相差五倍。整体匹配的同时，每个通孔附近的局部仍在失配。热循环时铜膨胀、玻璃约束，界面承受持续剪应力，通孔越密问题越突出。

第四个是金属化。铜在光滑且化学惰性的玻璃表面附着困难，需要先做种子层、做表面处理、控制附着力。这道工序在实验室可以实现，在 510×515 毫米面板上做到均匀是另一回事。

四个问题最终都落到良率上。Absolics 在佐治亚州试产的原型，400 微米玻璃芯加九层布线，其中三层精细 RDL、三层常规 RDL、三层背面 RDL，良率 65%。行业对玻璃基板初期良率的估计在 75% 到 85%，成熟有机载板为 90% 到 95%。65% 到 90% 之间这二十多个百分点，就是这条路线需要走过的距离。

成本处于同一量级。2026 年玻璃基板单位成本是有机载板的三到五倍，行业预期到 2030 年在规模效应下降四到六成。

进度表比材料参数更能说明现状。英特尔 2026 年 1 月发布搭载玻璃芯载板的 Xeon 6+，被普遍称为首款商用玻璃基板处理器，但这条线是英特尔自用的先期产线，产能有限，不对外销售基板，没有形成独立商业市场。ECTC 2026 上英特尔展示的 240×240 毫米四分之一面板样品翘曲严重，第三方分析认为大面板玻璃尚未达到量产状态。

图 8　Advanced Packaging 2026 年 5 月 29 日报道截图。SEMI 与 Global Net 的联合报告预计 2028 年前后开始初期生产，2028 至 2040 年复合增速 67.2%

Absolics 的节奏更快。佐治亚厂设备 2026 年 1 月安装完成，向 AMD 送量产级样品，用于 MI400 系列；封装级可靠性评估送到台湾进行，结果预计年内公布。公司目标是 2026 年底完成量产准备。与亚马逊云科技的评估线，年初处于准认证阶段，到 9 月已无限期推迟。

三星电机走合资路线。2026 年 7 月与住友化学旗下东宇精细化学签署正式协议，成立 GlaSSEM，注册资本 4821 亿韩元，三星电机持股 66.2%，目标是 2027 财年下半年建立供货体系。市场传出的瓶颈在样品可靠性，高低温循环和湿热老化中出现形变与微孔导通不稳，量产时间有推迟到 2028 年之后的说法。三星电机没有公开具体测试项目与失效原因。

台积电把 2026 年作为 CoPoS 的设备与材料验证窗口，初期规划以 310×310 毫米面板切入。董事长魏哲家在 7 月 16 日法说会上表示，试产线还在建置，技术与良率大约还要一年才成熟。

国内一侧的进度集中在载板加工。京东方 2024 年投 9.93 亿元建板级玻璃基封装载板试验线，2025 年完成 9-2-9、20 层样品开发送样，2026 年上半年全自动化设备通线，设计产能 1000 片/月。10 月的投关记录显示，超过 100×100 毫米的 24 层（11-2-11）载板已送样，并通过 Pre-con、TCB 1000 cycles、UHAST、BHAST、HTSL、LTSL 六项信赖性测试。沃格光电官网现行参数为孔径 5 微米、深宽比 100:1，2025 年的新闻稿与展会材料曾给出 3 微米、150:1；湖北通格微一期年产 10 万平方米产线已完成小批量出货。两家都还没有进入量产。京东方在 6 月的投关活动中写明“还未实现批量生产，该业务尚未实现量产营收，试验线良率尚未达到量产水平”；沃格 2026 年半年报写明通格微“销售收入规模仍较小”，报告期内仍处于亏损，同期集团整体营收 12.28 亿元。

把这些时间点排在一起，2026 年的状态是样品与小批量在跑，量产在等可靠性认证。玻璃基板目前处在验证替代可行性的阶段，还没有走到替代。

图 9　玻璃芯基板的四道工程关口自制示意图。据此轮公开技术材料整理，四个问题相互耦合

图 10　玻璃基板产业进度时间轴（截至 2026 年 10 月）自制示意图。据各公司公告、财报与公开报道整理

图 11　Trend Core 研究 2026 年 10 月 7 日报告截图。内容为台厂玻璃基板试产线进度，并提到封装跨过 100 毫米后有机载板会翘曲

八、硅匹配有机芯层

玻璃不是唯一路径。产业需要解决的问题是让芯层膨胀系数向硅靠拢，玻璃只是其中一种实现方式。

2026 年 7 月，材料公司 ACCM 发布 Celeritas SMC，即硅匹配芯层。它走有机路线，通过调整树脂与增强材料结构，把平面方向膨胀系数调到与硅匹配，同时保留有机基板的整套工艺：机械钻孔、激光钻孔、标准压合、现有设备。

这组参数包括：玻璃化转变温度 300 摄氏度以上，有机芯层通常在 180 到 260；吸水率 0.1%，有机为 0.2% 到 0.8%；芯层厚度可做 100 到 1200 微米；10 GHz 下损耗角正切 0.004。工艺上不需要 TGV，不需要玻璃专用金属化，也不需要新的面板搬运设备。

这家公司 CEO 的说法是，行业的问题在于可接受成本下的低膨胀系数，而不只是低膨胀系数本身。玻璃芯要求整条供应链围绕 TGV 重新配工具，良率与经济性都还没建立。

这条路线能否成立取决于客户验证。但它提出了一个对判断有用的问题：如果有机材料能把膨胀系数做到 3 ppm/K，玻璃剩下的优势只有表面平整度和介电损耗，这两项在什么场景下值三到五倍的成本，是玻璃路线必须回答的。

反过来，玻璃的均质各向同性、光学级表面、可调热膨胀属于材料本性，配方难以复制。更可能的结局是分层：最顶端的超大封装用玻璃，中间一段用硅匹配有机材料，其余继续用传统 ABF。

图 12　三条芯层技术路线的定位与取舍自制示意图。据公开材料参数与厂商披露整理

九、结论

过去几十年，封装基板的进步是渐进的：线宽从 10 微米走到 5 微米，层数从 8 层走到 20 层，材料从 BT 换到 ABF。每一次都是同一套工艺往前挪一步，供应链不用重建，设计规则不用重写。

玻璃这一轮不同。它更换的对象是芯层材料本身。芯层更换之后，钻孔方式、金属化、检测、搬运都要改，车间的洁净等级与防静电要求也要重新评估。这也是四家最积极的厂商量产时间表在过去两年集体后移的原因。

此前普遍认为难点在 TGV 成孔。从这一轮公开材料看，成孔工序已基本跑通，5 微米孔径、100 比 1 深宽比的报告不少。真正的限制在后段：电镀填铜不能有空洞，RDL 多层对准要稳定，热循环之后界面不能分层。这三件事都无法靠单点突破解决，需要产线上千片、上万片的累积。

另一个判断是，100 毫米这道坎由经济性决定，与材料能力无关。玻璃在 50 毫米封装上同样可用，只是没有人愿意为它支付三到五倍的价格。只有当封装尺寸大到有机材料的补偿成本超过玻璃的导入成本，替代才会发生。玻璃基板的推广节奏取决于 AI 芯片封装长到多大，而不取决于玻璃本身做得多好。

这与九十年代铝换铜的区别在于：那一次更换的是导线，更换完成后互连从配套变成主角；这一次更换的是承载所有器件的基础材料，更换之后，上面的结构都要重新安排。

下一篇讨论 TGV 本身：在一毫米厚的玻璃上打十万个孔，填铜为什么比打孔更难。

（本文素材来自英特尔、台积电、三星电机、SKC/Absolics、京东方、沃格光电的公开材料与公告，以及 SemiAnalysis 对 ECTC 2026 的报道、TrendForce 与 Yole 的产业研究、ACCM 的产品发布材料；图 6、图 8、图 11 分别截自上海证券报·中国证券网、Advanced Packaging 与 Trend Core 研究的公开页面，仅用于标注数据出处，版权归原媒体所有。有几处口径需要说明。100 毫米跨度上 50 到 55 微米与 20 微米以内这组对照，来自不同厂商的演示件与第三方分析，测试条件和结构不同，不能直接相减。16% 与 19% 是台积电与 Ibiden、群创联合验证的结果，针对 85×110 毫米、5 倍光罩的特定结构，不代表所有玻璃芯方案。65% 的良率是 Absolics 原型样品的口径，不是量产良率。玻璃基板量产时间表在过去两年多次调整，文中时间点均为公开披露口径，实际进度可能变化。文中涉及的厂商份额、良率与设备参数，均为企业自行披露或机构估算，未经第三方实测。京东方与沃格的进度数据分别取自公司投资者关系活动记录表与 2026 年半年报；沃格 3 微米、150:1 为公司 2025 年新闻稿与展会口径，官网现行参数为 5 微米、100:1。本文不构成投资建议。）