玻璃通孔：成孔跑通了，填铜还在爬坡

云天半导体公开的 2.5D 玻璃转接板，尺寸 60×45 毫米，一块板上要填的通孔在百万量级。这家公司能打的孔，深宽比到 100 比 1；公开的填铜口径停在 8 比 1，而且是无孔洞填充的盲孔。

打孔这一关已经过去，填铜还没有。

这是封装载体系列的第二篇。上一篇讲玻璃芯为什么被推到台前，这一篇讲玻璃上那道孔。

一、TGV 在整条工艺链上的位置

玻璃基板的制造流程可以拆成七道工序：成孔、湿法刻蚀、清洗、PVD 种子层、电镀填铜、CMP 抛光、RDL 布线。TGV 只占其中前两道和后段两道，但它决定了后面所有的良率上限。

图 1　TGV 玻璃基板的七道工序与良率影响路径自制示意图。据公开工艺资料与设备厂商技术材料整理

成孔和填铜的失效形态不一样。成孔的问题是可测的，孔径、锥度、孔壁粗糙度、边缘微裂纹，显微镜下看得见，AOI 能自动判。填铜的问题大部分是隐性的，孔内空洞、缝隙、铜与玻璃界面的附着不良，在成品外观上完全看不出来，要切开做切片，或者靠 X 射线、热循环后的电阻漂移间接判断。

这个差别决定了良率爬坡的方式。成孔靠调参数，一轮迭代几天。填铜要靠切片统计，一轮迭代几周，而且每换一种孔径、一种厚度、一种玻璃牌号，窗口要重新标定。

二、成孔的三条路线

目前能做 TGV 的工艺有三条，产业化程度差别很大。

第一条是激光诱导加湿法刻蚀，行业里简称 LIDE。超快激光在玻璃内部做选择性改性，一个脉冲就能贯穿整个厚度，然后把整片玻璃泡进蚀刻液，改性区的蚀刻速率比未改性区快约 100 倍，改性区被掏空，通孔成形。这道工序全程不接触材料，不产生碎屑，也就不产生机械应力。蚀刻是批处理，整片一起泡，产能由激光改性的速度决定。

第二条是超快激光直接钻孔。用贝塞尔光束或成丝切割，逐点去除材料。热影响区小，但每个孔都要走一遍光路，效率受孔数限制。国内的德龙激光、帝尔激光、大族激光在这条路线上都有布局。

第三条是等离子刻蚀，需要先做掩膜，深宽比能力好，但掩膜与均匀性成本高，在玻璃上用得少。

图 2　三条 TGV 成孔路线的工艺原理与适用场景对照自制示意图。据各设备厂商公开技术资料整理

国内主流走第一条。德龙激光 2017 年开始做玻璃微加工的技术储备，2019 年交付首台 TGV 设备；LPKF 的 LIDE 技术在 2015 年推出，设备已经覆盖 510×515 毫米面板。这两家的路线是同一类。

三、深宽比是一道几何约束

深宽比是孔的深度除以直径。玻璃基板的厚度区间在 0.1 到 1.1 毫米，基板越厚，刚性越好，翘曲越小，但同样的深宽比要求下，孔径要同比放大。

100 比 1 这个数字流传很广，需要放在具体厚度下看。5 微米孔径做到 100 比 1，对应玻璃厚度 0.5 毫米；1 毫米厚的玻璃要做到 100 比 1，孔径得做到 10 微米。沃格光电公开的可加工厚度是 0.05 到 1.1 毫米，最小孔径 5 微米，深径比 100 比 1，这三个参数并不能同时取到极值。

图 3　深宽比、孔径与玻璃厚度的几何关系自制示意图。斜线为等深宽比线，标注各家公开口径的落点

湿法刻蚀是各向同性的，蚀刻液在向下掏的同时也向侧壁侵蚀。孔越深，泡在蚀刻液里的时间越长，横向侵蚀越多，孔就从上口的圆柱变成带锥度的喇叭。锥度对后续填铜是有利的，孔口略大，铜离子进得去；但锥度占用了面积预算，同样节距下能排的孔变少，互连密度下降。

这是成孔阶段最基础的取舍：孔径要小，密度才上得去；孔径太小，深宽比拉高，刻蚀时间变长，锥度和孔形失控，填铜窗口收窄。

图 4　德龙激光官网公开的 TGV 微孔显微照片，上图为 50 微米孔径的通孔阵列，下图为 5 微米石英玻璃微孔。图片截自德龙激光官网 2026 年 7 月 13 日发布的 TGV 专题文章，版权归原公司所有

四、玻璃厚度与刚性的取舍

厚度这个参数在两篇里都出现过，含义不一样。上一篇讲翘曲，玻璃越厚越刚，越不容易弯；这一篇讲填孔，玻璃越厚，孔越深，铜越难填。

两端都有代价。取 1.1 毫米上限，深宽比不变时孔径要放大到十几微米，孔数密度下降，一块板上能走的垂直通道变少；取 0.3 毫米以下，玻璃的搬运、夹持、清洗都变难，面板级尤其明显，510×515 毫米的大片薄玻璃在传送带上稍微对不齐就会崩边。

公开的结构件里，0.8 毫米和 0.4 毫米这两个厚度都出现过。台积电与群创联合验证的玻璃芯方案用的是 0.8 毫米玻璃芯，承载 5 倍光罩芯片；Absolics 在佐治亚州试产的原型用 400 微米玻璃芯加九层布线。厚度选在哪一档，与封装尺寸、布线层数、搬运工装一起定，没有统一答案。

薄玻璃还有一道额外工序，贴临时载板。玻璃薄到 0.3 毫米以下，自身刚性不足以在上面做多层 RDL，需要先键合到载板上走完前道，最后再解键合。这道工序引入新的应力，也引入新的失效模式。

五、硅通孔的经验能不能搬过来

填铜不是新问题，硅通孔已经做了二十年。玻璃能不能直接套用那套经验，是这个行业里被问得最多的问题之一。

一半能，一半不能。

能套用的是电镀本身。镀液体系、添加剂配方、电流波形、自下而上的填充策略，这些在硅通孔上积累的东西大部分可以移植。区别在于硅通孔的常用深宽比在 5 比 1 到 10 比 1，玻璃要到 50 比 1 甚至 100 比 1，窗口窄得多，同一套配方换个深宽比就要重新调。

不能套用的是孔壁的前处理。硅是半导体，通孔内壁必须先长一层绝缘的二氧化硅，再做氮化钽阻挡层，最后做铜种子层，三层缺一不可。玻璃本身是绝缘体，绝缘层和阻挡层都可以省掉，工序反而变短。

省掉这两层的代价落在附着上。铜在玻璃表面的附着力很差，热循环几次就可能起翘，所以必须加一层钛或钛钨做过渡。这层过渡金属在平面上好做，在深孔的侧壁上做均匀就难，溅射粒子走直线，孔越深，侧壁下半段收到的粒子越少。

图 5　硅通孔与玻璃通孔在孔壁结构与所需膜层上的差异自制示意图。据公开工艺文献整理

还有一处差别在孔形。硅通孔用深反应离子刻蚀，侧壁会留下扇贝状的波纹，需要额外做平滑处理；玻璃用湿法刻蚀，侧壁光滑，粗糙度可以做到 0.1 微米以下，但锥度大，孔形不是直筒。

硅的膨胀系数是 2.6，玻璃是 3.2 到 3.4，铜是 17。三者里铜都是异类，硅通孔靠留出禁布区和应力管理来应对，玻璃通孔靠小孔径和留空腔来应对，思路一致，参数不同。

六、填铜难的第一个原因：孔口先封住

电镀填孔的基本原理是把玻璃浸在硫酸铜镀液里通电，铜离子在种子层上还原沉积。问题出在电流分布上。

电流倾向于走电阻最小的路径，孔口边缘到阳极的距离短，电流密度高，铜在这里沉积得最快。孔越深，孔口与孔底的电流密度差越大。如果只靠电流自然分布，孔口会在孔还没填满时先闭合，中间留下一段空腔，行业里叫空洞或缝隙。

解决这个问题靠添加剂。镀液里通常有三种有机物：抑制剂吸附在孔口表面，阻碍铜沉积；加速剂分子小，能扩散到孔底，在那里富集并加快沉积；整平剂抑制突出部位的生长，让表面平整。三者配合，铜从孔底往上长，形成自下而上的填充。

图 6　无添加剂与有添加剂条件下的填铜过程对比自制示意图。电流在孔口集中导致提前封口，是空洞的主要成因

图 7　三类添加剂在孔内的作用位置与自下而上填充的形成过程自制示意图。据公开电镀工艺文献整理

这套机制在硅通孔上已经用了一二十年，搬到玻璃上并不是简单平移。硅通孔的孔壁是导电的硅或已金属化的表面，玻璃的孔壁是绝缘的，种子层的连续性直接决定电流能不能到孔底。孔越深越细，种子层在孔底的覆盖越薄，越容易断续，电流到不了的地方就填不上。

设备形态也跟着变。晶圆级电镀用垂直夹持，一片一片做；面板级要过 510×515 毫米的大片，薄玻璃竖直夹持受力集中，容易碎，所以水平输送的方案被推出来。东威科技 2026 年 5 月 27 日公告一台 TGV 填孔电镀装备交付客户并验收，9 月 24 日在互动平台确认 PVD 镀膜设备、TGV 电镀设备、RDL 图形电镀设备均已交付验收。有投资者在提问里称这台填孔设备是业内首台可批量水平式输送的机型，公司的回复只确认了交付验收，没有对首台的说法作出确认。

材料端还在验证。艾森股份 2026 年半年报写明，公司 TGV 镀铜添加剂应用于玻璃基板通孔技术，正在配合头部玻璃基板客户测试，同期已经批量供货的是 HDI 和 SLP 用的快速填孔镀铜产品。这个时间差说明玻璃基板的填铜配方还没有走到定型。

七、种子层：PVD 在深孔里的覆盖极限

种子层通常用磁控溅射做，结构是钛加铜。钛负责附着，铜负责导电。

深孔溅射的困难在于几何遮挡。溅射粒子走直线，孔越深，孔口对孔底的遮挡角越大，到达孔底的粒子越少，膜越薄。孔口膜厚与孔底膜厚的比值，是衡量这道工序能力的核心指标。

汇成真空公开的技术参数是深宽比最高 15 比 1，在这个范围内实现较好的种子层覆盖率，并针对 20 微米级孔径、深宽比超过 15 比 1 的通孔做了专门开发。这家公司在 2026 年 5 月凭玻璃深孔溅射设备拿到 iTGV 玻璃基板产业化贡献奖，10 月 16 日的公告显示，拟募资不超过 9.55 亿元建设超精密半导体及连续式 PVD 设备产业化项目，其中包含 TGV 微孔镀膜设备。

图 8　汇成真空官网公开的先进封装与 TGV PVD 平台参数，深宽比最高 15 比 1。图片截自汇成真空官网，版权归原公司所有

15 比 1 与 100 比 1 之间的差距，就是工艺链上的缺口。100 比 1 的孔做出来以后，种子层能否在孔底连续覆盖，目前公开的数据很少。云天半导体在 SEMI 主办的异构集成国际会议上把这几个环节列为待解决的关键挑战，包括高深宽比 TGV 的黏附层与种子层制备，以及电镀填充技术，同时分析了孔内镀铜厚度和孔内层压聚酰亚胺对可靠性的影响。

这道工序还有一个不起眼但很贵的特性：设备贵，产能低。于大全在公开交流中提到，一台面板级 PVD 设备动辄上亿元，电镀机同样不便宜。设备投资摊到每片板上，是玻璃基板成本高于有机载板的直接原因之一。

八、填铜难的第二个原因：铜和玻璃的膨胀差

铜的热膨胀系数是 16.5 到 17 ppm/K，玻璃是 3.2 到 3.4，相差约五倍。温度升高时铜想膨胀得多，玻璃不让它膨胀，界面产生剪应力；温度降回来，铜想缩得更多，玻璃又拉住它。每一轮热循环，孔壁都要承受一次这样的拉扯。

应力大小与孔径正相关。孔径越大，单位长度界面上的铜越多，累积的膨胀量越大。于大全在公开演讲中给过一个经验判断：TGV 孔径超过 30 微米，应力风险显著上升；如果孔径能做到 10 微米以下，应力问题几乎可以忽略。他给出的缓解策略里有一条与直觉相反，即不完全填满铜，在孔中心保留一部分空腔，用来吸收铜的膨胀。

图 9　铜与玻璃热膨胀失配下孔壁应力随孔径的变化趋势自制示意图。曲线据公开演讲中的经验判断绘制，仅示趋势，不代表实测

这意味着填铜的目标不是把孔填得越满越好。全填满的孔导电和导热最好，但界面应力最大；留空腔能缓解应力，代价是电阻上升、导热变差。选哪一种，取决于这颗芯片更怕电迁移还是更怕热循环开裂。

云天公开的 2.5D 转接板走的是全填满路线，8 比 1 深宽比的盲孔做到无孔洞填充，孔径在这个深宽比下比较小，正好落在应力可控的区间。孔径大的产品，比如射频转接板，思路会不一样。

九、良率是乘出来的

单个孔的失效率很低，整块板的良率仍然可能很差，原因是孔数太多。

假设单孔失效率为 p，一块板上有 n 个孔，在失效彼此独立的假设下，整板通过率约等于 (1-p) 的 n 次方，当 p 很小时可以近似为 e 的负 pn 次方。按 10 万个孔算：单孔失效率 0.1 ppm，整板良率约 99%；1 ppm，约 90%；10 ppm，只剩 37%。

图 10　整板良率随单孔失效率与孔数的变化自制示意图。按二项分布近似估算，仅用于说明数量级关系

也就是说，要把整板良率做到 90%，单孔失效率必须压到 1 ppm 以下，相当于每 100 万个孔里最多有 1 个出问题。这个量级不是靠抽检能保证的，需要全检加统计过程控制。

全检本身也是难题。百万级孔位的光学检测，单片的扫描时间以分钟计，一条中试线一天出几十片，检测工位很容易变成瓶颈。孔内的情况光学看不到，要靠 X 射线做二维透射，或者做三维 CT，速度更慢。切片是抽检手段，一片只能切几个位置，用它统计失效率需要相当大的样本。

于大全在公开交流中的说法与此一致：单孔良率做到 90% 是可能的，但一块板包含成千上万个通孔和多层布线，整板综合良率远低于此，裂纹、填充缺陷、界面分层这些随机失效模式仍是良率爬坡的主要障碍。券商与产业研究机构给出的估算区间是整板综合良率 70% 到 85%，行业盈亏平衡点对应的良率约 90%。

70% 到 90% 之间这二十个百分点，就是这条路线还要走的路。

十、从圆片到面板，均匀性是新的变量

晶圆级 TGV 用的设备是 6 到 12 英寸平台，面板级用 510×515 毫米这类尺寸。LPKF 的 Vitrion M5000 在这个尺寸上给出的位置精度是正负 5 微米，累计精度，CPK 大于 1.33。

图 11　LPKF 官网公开的 LIDE 技术参数，最小孔径 5 微米、深宽比最高 1 比 50、侧壁粗糙度 Ra 小于 0.1 微米、位置精度正负 5 微米。图片截自 LPKF 中国官网，版权归原公司所有

面板放大带来的问题不只在精度。电镀槽里的电流分布在大面积上更难均匀，面板中心与边缘的铜厚差会直接变成填孔质量差；玻璃越薄，搬运和夹持越容易崩边；孔的数量从单片几万个涨到几十万个，AOI 的全检节拍成为瓶颈。

德龙激光在公开材料里把这个变化写得很直接：单片玻璃基板上的通孔数量，从早期的数十个跃升到数十万个，对加工效率、良率和一致性提出了全新要求。数量涨三个数量级，工艺窗口的容错空间同步压缩。

图 12　面板级电镀的电流分布与铜厚均匀性示意自制示意图。面板尺寸放大后，中心与边缘的沉积速率差成为主要变量

十一、国内各环节的实际进度

把公开信息按环节排一遍，可以看到国产链的位置。

基板加工环节，沃格光电官网现行参数是 TGV 最小孔径 5 微米、深径比 100 比 1、效率 5000 孔每秒，PVD 镀铜铜厚可达 10 微米，可加工玻璃厚度 0.05 到 1.1 毫米。湖北通格微规划的是一期年产 10 万平方米，已建成并小批量出货，二期产线在建。2026 年半年报写明，通格微整体销售收入规模仍较小，报告期内仍处于亏损状态。

云天半导体的口径更细。TGV 通孔最高深宽比 100 比 1，同时公开了 75 比 1 的通孔工艺与 50 比 1 的盲孔工艺，激光加工速度每秒 3000 孔以上，累计加工玻璃通孔圆片与板超过 2 万片。这家公司明确写了已经建立 TGV 晶圆单面和双面电镀完全填充工艺，可实现无孔洞填充。

京东方走的是载板整线，2024 年投 9.93 亿元建板级玻璃基封装载板试验线，2026 年上半年全自动化设备通线，设计产能 1000 片每月，10 月的投资者关系记录显示超过 100×100 毫米的 24 层载板已送样并通过六项信赖性测试，同时写明还未实现批量生产，试验线良率尚未达到量产水平。

设备环节，德龙激光 2019 年交付首台 TGV 设备，2026 年 5 月完成面板级玻璃基板通孔设备出货，覆盖晶圆级与面板级。东威科技的三类设备已经交付验收，具体客户与产品导入取决于客户自身规划。

材料环节，汇成真空的种子层设备做到 15 比 1，艾森股份的 TGV 镀铜添加剂还在头部客户测试阶段。

图 13　SEMI 半导体产业网对异构集成国际会议的报道，云天半导体董事长于大全在演讲中将高深宽比 TGV 的黏附层与种子层制备、电镀填充技术列为待解决的关键挑战。图片截自 SEMI 中国官网，版权归原机构所有

这些信息放在一起，得出的结论比单看某一家更清楚。设备已经进了客户的产线并通过验收，材料还在测试，基板厂在小批量出货但没有形成规模收入。三个环节的节奏是错开的，设备最快，材料最慢。

图 14　国内 TGV 产业链各环节代表企业与其公开进度自制示意图。据各公司官网、公告、半年报与公开报道整理，截至 2026 年 10 月

十二、结论

三年前讨论玻璃基板，核心问题是有机载板撑不住大尺寸封装，玻璃是不是替代方案。现在这个问题基本有了共识，剩下的问题变成工程问题：玻璃上的孔怎么打，铜怎么填，良率怎么提。

从 2026 年的公开信息看，成孔这一关已经过了。100 比 1 的深宽比有产品、有设备、有量产说法，设备商开始拿重复订单，这是工艺成熟的信号。填铜这一关还在中间。种子层的深宽比上限停在 15 比 1 附近，填铜添加剂还在客户测试，整板良率的公开估算在 70% 到 85% 之间。

这道关口的性质与成孔不同。成孔的瓶颈是设备和光学，买得到、调得出来；填铜的瓶颈是化学与统计，配方要一轮轮试，良率要靠上万片累积，前者可以用钱和工程师解决，后者只能靠时间。

判断这条路线何时上量，看两个数字比看路线图有用：种子层能覆盖的深宽比上限什么时候从 15 比 1 推到 30 比 1 以上，整板综合良率什么时候能稳定在 90%。这两个数字不动，设备卖得再多也只是在中试线上转。

下一篇讨论尺寸：从 300 毫米晶圆到 510×515 毫米面板，面积放大之后，为什么不是等比例放大。

（本文素材来自沃格光电、云天半导体、京东方、德龙激光、东威科技、汇成真空、艾森股份的官网、公告与定期报告，LPKF 中国官网的技术资料，SEMI 半导体产业网对异构集成国际会议的报道，以及与非网、21 世纪经济报道的公开采访。图 4、图 8、图 11、图 13 分别截自德龙激光官网、汇成真空官网、LPKF 中国官网与 SEMI 半导体产业网，仅用于标注数据出处，版权归原公司及原媒体所有。有几处口径需要说明。100 比 1 是各家企业自行披露的工艺极限，对应的玻璃厚度与孔径不同，不能横向比较；LPKF 公开的 1 比 50 是设备保证指标，与国内厂商的工艺极限不是同一类数据。图 10 的良率曲线按二项分布近似估算，前提是各孔失效相互独立，实际失效存在空间相关性，结果会偏离。70% 到 85% 的整板良率来自券商与产业研究机构的估算，不是企业披露数据。于大全关于 30 微米孔径与应力的判断来自公开演讲，属经验性结论，未见完整实验数据。0.8 毫米与 400 微米两处厚度分别来自台积电与群创的联合验证材料和 Absolics 的试产原型，测试条件不同。文中涉及的产能、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。本文不构成投资建议。）