核心摘要與適用範圍
隨著人工智慧（AI）晶片製程逼近物理極限，半導體產業的競爭焦點已從單純的微縮製程（Scaling），轉向以先進封裝提升系統效能。當前主流的「CoWoS」封裝技術受限於矽中介層（Silicon Interposer）的尺寸與電氣特性，逐漸難以負荷下一代 AI 運算需求。
本文探討被視為潛在解方的「玻璃基板」（Glass Core Substrate）及其核心工藝「玻璃通孔」（Through Glass Via, TGV）。分析範圍涵蓋材料物理特性、雷射改質與蝕刻製程技術、以及由英特爾（Intel）領軍、台廠供應鏈跟進的產業生態系。此分析適用於評估 2025 至 2030 年間半導體設備投資與封裝技術路徑的決策參考。
一、 封裝載板的物理瓶頸：為何矽與有機材料難以為繼？
在討論玻璃基板之前，必須先釐清當前技術遭遇的具體障礙。目前高階晶片封裝主要依賴兩種材料：有機載板（Organic Substrate）與矽中介層。
1. 有機載板的結構性疲軟
有機材料（主要為 ABF 載板）在面對大尺寸封裝時，存在嚴重的翹曲（Warpage）問題。有機材料的熱膨脹係數（CTE）約為 16 ppm/°C，而矽晶片僅為 3 ppm/°C。當封裝尺寸超過 100mm x 100mm，兩者在回焊爐（Reflow）的高溫過程中會因膨脹率差異產生巨大應力，導致晶片脫焊或凸塊（Bump）斷裂。這限制了晶片整合的面積上限。
2. 矽中介層的「光罩極限」與訊號損耗
台積電 CoWoS 技術利用矽中介層進行高密度互連，但矽晶圓受限於微影設備的光罩尺寸（Reticle Limit，約 858 mm²）。雖然透過拼接技術（Reticle Stitching）可突破此限制，但成本隨面積呈指數級上升。此外，矽是半導體，高頻訊號通過時會產生寄生電容與渦電流效應，導致訊號衰減與延遲，這在傳輸速率邁向 224 Gbps 的時代將成為致命傷。
3. 玻璃材料的介入邏輯
玻璃基板的出現，旨在解決上述兩難。其優勢建立在三個可量化的物理指標上：
- 可調控的熱膨脹係數（Tunable CTE）： 玻璃配方可調整至與矽晶片完全一致（約 3 ppm/°C），大幅降低熱應力引起的翹曲風險，使超大尺寸封裝（如 240mm x 240mm）成為可能。
- 優異的高頻特性： 玻璃是絕緣體，介電常數（Dk）與介電損耗（Df）極低（Df < 0.005）。與矽基板相比，玻璃在高頻傳輸下的訊號損耗可降低 50% 以上，這對未來的 6G 通訊與高速互連至關重要。
- 高平坦度（Flatness）： 玻璃表面的粗糙度極低，允許進行類似晶圓廠等級的細線路微影製程，實現更緊密的線寬線距（L/S < 2/2 μm），提升互連密度。
二、 TGV 製程解構：雷射改質與選擇性蝕刻
玻璃基板能否量產，核心在於能否在脆性材料上快速、精準地製作數百萬個微米級導通孔。傳統機械鑽孔會導致微裂紋（Micro-cracks），直接導致基板破裂。目前的產業標準解法為「雷射誘導深度蝕刻」（Laser Induced Deep Etching, LIDE）。
此技術路徑分為三個關鍵步驟：
1. 雷射改質（Laser Modification）
製程不直接移除材料，而是利用超短脈衝雷射（皮秒或飛秒等級）照射玻璃。雷射能量導致玻璃內部的分子鍵結重組，產生結構性變化。這些經過雷射掃描的路徑，其化學活性會變得極高。
2. 濕法蝕刻（Wet Etching）
將整片玻璃浸入氫氟酸（HF）為主的蝕刻液中。由於改質區域的蝕刻速率是未改質區域的 50 至 100 倍，化學藥劑會沿著雷射路徑迅速「掏空」玻璃，形成高深寬比（Aspect Ratio > 10:1）的通孔。此方法能保持孔壁光滑，且不會產生應力裂紋。
3. 金屬化填孔（Metallization）
這是最具挑戰性的環節。由於玻璃不導電，無法直接電鍍。製程需先透過物理氣相沉積（PVD）濺鍍一層極薄的鈦或銅作為種子層（Seed Layer），再進行電化學電鍍填銅（TGV Filling）。值得注意的是，玻璃表面光滑導致金屬附著力差，因此需要特殊的介面處理技術（如 Adhesion Promoter）來防止銅柱剝離。
三、 產業應用場景與導入時程
技術可行性驗證後，市場導入取決於終端應用的急迫性。目前驅動 TGV 的力量主要來自三個領域。
1. 高效能運算（HPC）與 AI 加速器
這是最直接的推動力。NVIDIA 與 AMD 的下一代 GPU 封裝面積需求激增，且 HBM（高頻寬記憶體）堆疊數量的增加要求更高的基板承載力。Intel 已明確宣示將在 2026 至 2030 年間，將玻璃基板導入其高階封裝解決方案，以支撐 1 兆個電晶體的系統級封裝目標。
2. 共同封裝光學（CPO）
隨著資料中心內部的資料傳輸量暴增，銅線傳輸遭遇瓶頸，「光電整合」成為趨勢。玻璃不僅是電的載體，其光學特性使其適合整合光波導（Optical Waveguide）。透過 TGV 技術，可以將光電轉換元件直接整合在基板內，大幅縮短訊號路徑，降低功耗。
3. 高頻射頻元件（RF）
在 5G 毫米波與未來的 6G 頻段，訊號對基板材料的損耗極度敏感。玻璃基板的低損耗特性使其成為高頻濾波器與天線模組的理想載體。
四、 供應鏈重組：從晶圓廠到面板廠的博弈
TGV 技術的興起正在模糊傳統產業的界線。這不僅是封裝廠的升級，更涉及面板廠的產能轉型與設備商的新機遇。
設備端：製程變革的「賣鏟人」
玻璃基板與傳統有機載板（ABF）最大的差異在於「鑽孔」與「傳輸」。傳統機械鑽頭無法處理玻璃，且玻璃易碎特性使得自動化傳輸極為困難。這使得以下幾家設備商具備了先發優勢。
1. 鈦昇 (8027) —— 雷射鑽孔與改質 (Laser Modification)
- 核心地位： 鈦昇是 TGV 供應鏈中純度最高的標的之一，也是英特爾主導的「玻璃基板供應商大聯盟」（E-Core System）創始成員。
- 技術護城河： TGV 的第一步是「雷射改質」。鈦昇擁有自主開發的皮秒/飛秒雷射光學模組，能精準控制雷射在玻璃內部的聚焦深度。其設備已通過美系大廠驗證，用於取代傳統機械鑽孔，解決玻璃易碎裂的問題。
- 觀察指標： 需關注其 TGV 專用雷射機台在 2025 年對於北美客戶（Intel/SKC）的交機驗收進度。
2. 亞智科 (Manz) —— 濕製程蝕刻 (Wet Etching)
- 核心地位： 德商 Manz 在台灣設有研發中心，長期深耕面板與太陽能製程。在 TGV 製程中，雷射改質後的玻璃需要經過化學濕製程來「掏空」孔洞，這正是 Manz 的強項。
- 技術護城河： 玻璃蝕刻需要極高均勻度的化學藥液噴灑技術，以確保數萬個通孔的孔徑一致（Uniformity）。Manz 將面板廠的大面積顯影蝕刻技術移植至封裝領域，解決了傳統半導體設備難以處理大尺寸面板（515mm x 510mm）的問題。
- 產業連結： 與鈦昇形成互補，通常作為雷射製程後的標準配套設備。
3. 盟立 (2464) —— 自動化傳輸系統 (EFEM/AMHS)
- 核心地位： 玻璃基板最怕「應力」。傳統 PCB 廠的傳輸滾輪會壓碎玻璃，晶圓廠的機械手臂又只能抓圓形晶圓。盟立開發了專用於矩形玻璃基板的「非接觸式」或「低應力」夾持手臂。
- 技術護城河： 盟立切入 CoWoS 與面板級扇出型封裝（FOPLP）的自動化系統較早，開發出能整合在 EFEM（設備前端模組）中的特殊機械手臂，能防止超薄玻璃在高速傳送中因震動而破片。
- 潛在動能： 任何一家想要建置玻璃基板產線的工廠，都必須全面更換傳輸系統，這是一個剛性且全面性的需求。
4. 群翊 (6664) —— 壓膜與烘烤 (Lamination & Baking)
- 核心地位： 載板製程中必須塗佈感光層與絕緣層，這需要烘烤與壓膜。群翊是全球 ABF 載板烘烤設備龍頭，目前已針對玻璃基板開發出專用的壓膜機。
- 技術護城河： 玻璃導熱差，受熱後散熱慢，傳統烤箱容易導致溫度不均引發翹曲。群翊針對玻璃特性調整了熱風循環與溫控邏輯，確保大尺寸玻璃在多次熱製程中維持平整度。
製造與整合端：承載產能的「地主」
這一層級的廠商負責將上述設備買進來，實際生產出玻璃基板產品。目前呈現「韓系搶快、台系求穩、陸系追趕」的態勢。
1. 欣興 (3037) —— 載板龍頭的技術轉型
- 核心地位： 全球最大 ABF 載板廠，也是 Intel 在玻璃基板領域最緊密的亞太合作夥伴。
- 策略佈局： 欣興早在 2023 年即宣佈將資本支出轉向次世代技術。不同於對手仍在觀望，欣興已在台灣建立了一條實驗性質的玻璃基板示範線（Pilot Line），專注於解決 TGV 填孔與多層重布線層（RDL）的良率問題。
- 風險與機會： 由於 ABF 產能折舊壓力剛過，貿然大規模轉向玻璃風險極高。欣興目前的策略是「技術備援」，一旦 2026 年 AI 晶片客戶（如 NVIDIA）點頭採用玻璃，欣興將是最快能量產的台廠。
2. 群創 (3481) —— 面板廠的絕地反攻 (FOPLP)
- 核心地位： 利用舊世代面板產線（3.5代/4.5代線）轉型封裝，是目前市場上最積極推動「面板級扇出型封裝」（FOPLP）的廠商。
- 技術邏輯： 群創本身就是玻璃專家。他們不生產基板賣給別人，而是直接利用玻璃載具進行封裝服務。其優勢在於已經折舊完畢的廠房與設備，以及對玻璃製程的熟悉度。
- 最新進展： 已與歐美 IDM 大廠（傳聞為 NXP 或 STMicro）合作車用與電源管理晶片封裝。雖然這與 AI 高效能運算的玻璃基板略有不同，但技術路徑高度重疊，是玻璃封裝領域的先行指標。
3. SKC Absolics (韓系) —— 全球首座量產廠
- 核心地位： 韓國 SK 集團旗下的子公司，目前在玻璃基板進度上領先全球。
- 具體實績： 位於美國喬治亞州（Covington, Georgia）的工廠已於 2024 年完工，專門生產高效能運算用的玻璃基板。這是目前全球唯一進入「準量產」階段的專用工廠。
- 產業意義： SKC 是產業的「試金石」。如果 SKC 在 2025 年能順利出貨並被 AMD 或 Intel 採用，將證明玻璃基板的商業可行性，進而引爆台廠的跟進潮。
4. Intel (美系 IDM) —— 規格制定者
- 核心地位： 整個 TGV 趨勢的發起者。Intel 宣示在 2030 年前利用玻璃基板達成單封裝 1 兆電晶體的目標。
- 角色： Intel 不僅是製造者，更是規格制定者。它正在定義 TGV 的孔徑大小、玻璃材質參數以及可靠度標準。台廠供應鏈（如鈦昇、欣興）目前的研發規格，基本上都是依據 Intel 的白皮書在走。
原物料端：基礎材料的寡佔市場
玻璃基板用的不是普通玻璃，而是需經過特殊配方調整的「電子級玻璃」，要求極低的熱膨脹係數與介電損耗。
1. Corning (康寧)
- 核心地位： 顯示玻璃霸主，目前推出了專為半導體封裝設計的 "SG" (Semiconductor Glass) 系列產品。
- 競爭優勢： 康寧擁有獨家的「熔融溢流法」（Fusion Process），能生產出表面極度平整、無需額外研磨的玻璃母板。這是進行高精度黃光微影製程的物理基礎。
2. Schott (肖特)
- 核心地位： 德國特種玻璃大廠，與 Intel 合作密切。Schott 提供的玻璃晶圓（Glass Wafer）在幾何尺寸與熱穩定性上具有極高標準，特別適合雷射改質製程。
五、 當前挑戰與風險評估
儘管前景明確，玻璃基板距離大規模普及（High Volume Manufacturing, HVM）仍面臨三項技術與商業挑戰。
1. 易碎性與良率殺手
玻璃是脆性材料，在高速生產線上，任何微小的裂紋都可能導致基板在後續製程中粉碎。這不僅損失單片基板，粉塵更會污染昂貴的無塵室設備，導致整條產線停機。如何建立高可靠度的檢測（AOI）與傳輸機制，是目前良率提升的瓶頸。
2. 散熱導熱率劣勢
玻璃的導熱率（約 1.1 W/mK）遠低於矽（149 W/mK）。在高功率 AI 晶片運作時，熱量難以透過基板垂直散逸。解決方案包括在 TGV 中增加大量的散熱銅柱（Thermal Via），或嵌入金屬散熱塊（Coin），但這會增加設計複雜度與成本。
3. 缺乏標準化介面
目前各家廠商（Intel, SKC, Dai Nippon Printing）的玻璃基板規格、孔徑大小、層數結構皆不相同。缺乏統一的產業標準，導致上下游設備商難以開發標準化機台，增加了初期導入成本。
六、 結論與策略建議
TGV 與玻璃基板技術並非遙遠的科學實驗，而是半導體產業為延續摩爾定律所做出的物理架構調整。從 2024 年下半年至 2025 年，產業將進入密集的「送樣與設備驗證期」。
可以關注以下指標作為判斷技術成熟度的依據：
- SKC Absolics 喬治亞廠的良率爬坡曲線： 這是全球第一個觀察指標。
- 台積電在 CoWoS 路徑圖的表態： 台積電目前仍以矽中介層優化為主，何時正式將玻璃基板納入其 3D Fabric 藍圖，將是技術全面商用化的轉折點。
- 設備商的訂單認列： 雷射與 PVD 設備的實際出貨量，往往領先終端產品量產 9 至 12 個月。
玻璃基板不會完全取代有機載板或矽中介層，但在高效能運算與高頻通訊的高階利基市場，它將是突破物理天花板的關鍵鑿子。
