3486
在全球半導(dǎo)體技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，先進(jìn)封裝技術(shù)成為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵力量，而玻璃基板已成為重塑產(chǎn)業(yè)格局、決定未來勝負(fù)的重要戰(zhàn)場之一。作為全球領(lǐng)先的激光精密微納加工裝備制造商，帝爾激光宣布其玻璃通孔激光設(shè)備已經(jīng)在小規(guī)模生產(chǎn)中得到應(yīng)用。
玻璃基板來襲，TGV成為核心挑戰(zhàn)
人工智能、數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛汽車、5G等高性能計(jì)算技術(shù)正推動(dòng)新一輪半導(dǎo)體增長周期。高性能計(jì)算的應(yīng)用場景不斷拓寬，對(duì)算力芯片性能提出更高要求，在物理瓶頸拖慢摩爾定律步伐的情況下，先進(jìn)封裝與晶圓制造技術(shù)相結(jié)合可以滿足計(jì)算能力、延遲和更高帶寬的要求，成為后摩爾時(shí)代集成電路技術(shù)發(fā)展的一條重要路徑，重要性與日俱增。
在先進(jìn)封裝浪潮中，隨著對(duì)更強(qiáng)大計(jì)算的需求增加，半導(dǎo)體電路變得越來越復(fù)雜，信號(hào)傳輸速度、功率傳輸、設(shè)計(jì)規(guī)則和封裝基板穩(wěn)定性的改進(jìn)將至關(guān)重要。當(dāng)前主流采用的塑料基板（有機(jī)材料基板）很快就會(huì)達(dá)到容納的極限，特別是它們的粗糙表面，會(huì)對(duì)超精細(xì)電路的固有性能產(chǎn)生負(fù)面影響；此外，有機(jī)材料在芯片制造過程中可能會(huì)發(fā)生收縮或翹曲，導(dǎo)致芯片產(chǎn)生缺陷。隨著更多的硅芯片被封裝在塑料基板上，翹曲的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加。
與有機(jī)基板相比，玻璃基板憑借其卓越的平整度、絕緣性、熱性能和光學(xué)性質(zhì)，為需要密集、高性能互連的新興應(yīng)用提供了傳統(tǒng)基板的有吸引力的替代方案，開始在先進(jìn)封裝領(lǐng)域受到關(guān)注。去年來，英特爾、三星等先后宣布了在玻璃基板技術(shù)上的投資和布局，英偉達(dá)、AMD、蘋果等大廠也均表示將導(dǎo)入或探索玻璃基板芯片封裝，使得該技術(shù)一躍成為半導(dǎo)體市場最受關(guān)注的焦點(diǎn)。
先進(jìn)封裝中2.5D和3D IC集成方案是實(shí)現(xiàn)下一代性能要求和適用于商業(yè)產(chǎn)品的關(guān)鍵組成部分，超高密度的I/O連接可利用中介層實(shí)現(xiàn)，最突出和最廣泛使用的中介層類型之一是硅通孔——TSV中介層。而在玻璃基板中，同樣通過高密度的通孔來提供垂直電連接，它們被稱為玻璃通孔(TGV) ，形成高質(zhì)量、高密度的TGV通孔對(duì)于中介層至關(guān)重要。
TGV成孔技術(shù)需兼顧成本、速度及質(zhì)量要求，挑戰(zhàn)在于其需要滿足高速、高精度、窄節(jié)距、側(cè)壁光滑、垂直度好以及低成本等一系列要求。多年以來，業(yè)界及學(xué)界許多研究工作都致力于研發(fā)低成本、快速可規(guī)?；慨a(chǎn)的成孔技術(shù)。一般而言，TGV可利用噴砂法、光敏玻璃法、聚焦放電法、等離子刻蝕法、電化學(xué)法、激光誘導(dǎo)刻蝕法等技術(shù)進(jìn)行成孔制作。
截至目前，激光誘導(dǎo)刻蝕優(yōu)勢明顯且已獲應(yīng)用，有望在成孔技術(shù)中脫穎而出，使得激光刻蝕設(shè)備成為成孔工藝核心設(shè)備之一。
搶占先機(jī)，帝爾激光落子TGV技術(shù)
帝爾激光自2008年成立以來，一直致力于激光技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，在光伏、新型顯示和集成電路等泛半導(dǎo)體領(lǐng)域提供一體化的激光加工綜合解決方案。目前，公司的激光加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于PERC、TOPCon、IBC、HJT、鈣鈦礦等高效太陽能電池及組件等領(lǐng)域，核心產(chǎn)品綜合全球市占率長期保持在80%以上。其PERC激光消融、SE激光摻雜等技術(shù)直接推動(dòng)了第二輪光伏產(chǎn)業(yè)升級(jí)，針對(duì)正在進(jìn)行的第三輪光伏產(chǎn)業(yè)升級(jí)，也已經(jīng)推出BC微刻蝕、PTP激光轉(zhuǎn)印、TCSE激光一次摻雜、LIF激光誘導(dǎo)燒結(jié)、組件封裝整線等多款關(guān)鍵新型裝備。
在新型顯示領(lǐng)域，帝爾激光發(fā)揮激光技術(shù)在薄膜材料、硬脆透明材料和特殊薄金屬材料等方面的優(yōu)勢，推出了OLED/MiniLED激光修復(fù)、MicroLED激光巨量轉(zhuǎn)移、激光巨量焊接等裝備。在集成電路領(lǐng)域，帝爾激光聚焦第三代半導(dǎo)體、先進(jìn)封裝等技術(shù)發(fā)展與革新需求，瞄準(zhǔn)半導(dǎo)體領(lǐng)域關(guān)鍵需求和核心問題，開發(fā)多款先進(jìn)半導(dǎo)體激光技術(shù)，推出了TGV激光微孔、IGBT/SiC激光退火、晶圓激光隱切等裝備。
帝爾激光深耕激光加工領(lǐng)域多年，始終堅(jiān)持原始創(chuàng)新，探索激光技術(shù)應(yīng)用“無人區(qū)”。2023年，帝爾激光研發(fā)費(fèi)用達(dá)2.51億元，營收占比達(dá)15.58%，同比2022年增長超過90%。2024年一季度，研發(fā)費(fèi)用為6996萬元，相比去年同期增幅超60%。
在技術(shù)實(shí)力的加持下，2023年，公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入16.09億元，同比增長21.49%；歸母凈利潤4.61億元，同比增長12.16%。2024年一季度，公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入4.50億元，同比增長29.60%；歸母凈利潤1.35億元，同比增長44.48%。
洞察到TGV技術(shù)在先進(jìn)封裝市場中的重要地位，以及其在實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算封裝中的關(guān)鍵作用，帝爾激光緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢，已于2022年實(shí)現(xiàn)首臺(tái)TGV玻璃通孔激光設(shè)備出貨。
帝爾激光主要聚焦于“激光誘導(dǎo)改質(zhì)+化學(xué)蝕刻”的方式，在玻璃內(nèi)部形成巨量通孔結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的金屬化工藝實(shí)現(xiàn)提供條件，主要應(yīng)用場景包括玻璃封裝基板、Mirco LED基板、IPD集成無源器件、MEMS轉(zhuǎn)接板、微流控器件、其他玻璃微結(jié)構(gòu)等，支持石英、硼硅、鈉鈣、鋁硅等多種不同玻璃材質(zhì)，可根據(jù)需求在基板上實(shí)現(xiàn)圓孔、方孔、埋孔、通孔以及微槽等多形態(tài)工藝。
圖：100:1深徑比玻璃通孔
帝爾激光推出的TGV設(shè)備通過激光加速可控蝕刻LACE(Laser Accelerated Controlled Etching)技術(shù)，利用超高峰值功率密度整形后的激光束，瞬間作用在透明材料內(nèi)部形成微小的激光改質(zhì)通道，再基于改質(zhì)與非改質(zhì)區(qū)域的異向腐蝕速率特性，化學(xué)蝕刻形成一定深徑比、形貌可控的通孔。在深孔特性方面，最大深徑比達(dá)到100:1，最小孔徑≤5μm，最小孔間距≤10μm。
圖：ThruGlas LA-300
圖：ThruGlas LA-510
該系列設(shè)備包括ThruGlas LA-300和ThruGlas LA-510兩個(gè)平臺(tái)，LA-300適用于晶圓級(jí)封裝，支持4-12寸圓片或方片；LA-510適用于板級(jí)封裝，最大支持650*650mm基板。
TGV產(chǎn)業(yè)靜待起飛，生態(tài)建設(shè)是重中之重
在AI高性能芯片需求的推動(dòng)下，玻璃基板封裝被寄予厚望。據(jù)Prismark統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)2026年全球IC封裝基板行業(yè)規(guī)模將達(dá)到214億美元，而隨著英特爾等廠商的入局，玻璃基板對(duì)硅基板的替代將加速，預(yù)計(jì)3年內(nèi)玻璃基板滲透率將達(dá)到30%，5年內(nèi)滲透率將達(dá)到50%以上。顯然，盡管玻璃基板被行業(yè)巨頭認(rèn)為是半導(dǎo)體封裝游戲規(guī)則的改變者，當(dāng)前仍處于早期階段，要實(shí)現(xiàn)從小規(guī)模示范盡快向大批量制造平穩(wěn)過渡，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的共同前進(jìn)。
縱觀行業(yè)格局，目前全球玻璃基板市場高度集中，核心技術(shù)、高端產(chǎn)品仍掌握著國外先進(jìn)企業(yè)中。News Channel Nebraska Central 2022年數(shù)據(jù)顯示，美國是最大的TGV晶圓市場，擁有約46%的市場份額，歐洲緊隨其后，約占25%的市場份額。在TGV晶圓市場的主要參與者中，康寧、LPKF、Samtec、Kiso Micro、Tecnisco等全球前五名廠商占有率超過70%。
值得注意的是，國內(nèi)在玻璃基板封裝領(lǐng)域勢頭迅猛，技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)能增速高于全球平均水平。有數(shù)據(jù)預(yù)測，在2024年至2026年期間，國內(nèi)將擁有超過160萬片/月的玻璃晶圓設(shè)計(jì)產(chǎn)能。
據(jù)悉，帝爾激光TGV設(shè)備目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小批量訂單，同時(shí)有多家客戶在打樣試驗(yàn)。未來，帝爾激光將繼續(xù)提升TGV激光通孔設(shè)備的性能指標(biāo)，積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)迭代升級(jí)以響應(yīng)更高的產(chǎn)業(yè)需求。與此同時(shí)，公司也將繼續(xù)攜手行業(yè)伙伴，共同推動(dòng)半導(dǎo)體封裝技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，在全球半導(dǎo)體市場上發(fā)揮更加重要的作用。
下載ECAD模型
