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超快激光:封装质料革命的“手术刀”

作者:黄彦民
宣布时间:2026-06-17 21:08:19
阅读量:575

超快激光:封装质料革命的“手术刀”

AI芯片越做越大,,, ,,封装质料和加工装备正在一起被推到台前。 。 。。。。

6月8日,,, ,,华泰证券机械装备团队杨云逍等在研报中写道:“AI算力芯片需求快速增添与原有封装质料供应紧缺,,, ,,正加速推动先进封装质料转向玻璃、陶瓷、M8/M9级PCB等新质料。 。 。。。。”

这句话要害在后半段:玻璃、陶瓷、M8/M9 级 PCB 都欠好加工。 。 。。。。古板机械钻孔容易崩边、裂纹;;;;; ;湿法刻蚀效率和形貌控制有限;;;;; ;通俗激光又容易带来热损伤。 。 。。。。超快激光的价值,,, ,,就落在这里。 。 。。。。

“古板机械钻孔、湿法刻蚀及通俗激光加工效果不佳,,, ,,而超快激光依附冷加工特征成为细密加工的解决方案。 。 。。。。”

该机构的测算框架把玻璃中介层、玻璃载板、M9 质料、光?? ??? ?槔嘣匕宥寄扇肭痹谟τ茫,, ,,给出的远期市场空间凌驾千亿元。 。 。。。。但这个空间不是线性兑现,,, ,,取决于 CoPoS、CoWoP、玻璃基板、M9 PCB 等蹊径能否进入量产节奏。 。 。。。。

AI芯片越大,,, ,,封装质料越先遇到瓶颈

先进封装的压力,,, ,,先来自芯片自己。 。 。。。。

英伟达产品迭代中,,, ,,封装内芯片数目和HBM设置一连上升。 。 。。。。数据显示,,, ,,GP100为4颗HBM、16GB容量、集成芯片数5颗;;;;; ;GB100已到8颗HBM、192GB容量、集成芯片数10颗。 。 。。。。

芯片变大,,, ,,封装面积变大,,, ,,散热、翘曲、信号传输都会变难。 。 。。。。

现有主流CoWoS蹊径分为S、R、L三类。 。 。。。。CoWoS-S性能最优但本钱最高,,, ,,封装尺寸上限约莫为2700平方毫米;;;;; ;CoWoS-R本钱较低,,, ,,但大尺寸封装翘曲问题难控制;;;;; ;CoWoS-L在本钱和性能间折中,,, ,,但尺寸上限、散热能力和可靠性仍有限。 。 。。。。

下一步蹊径主要看CoPoS和CoWoP。 。 。。。。

CoPoS是“化圆为方”。 。 。。。。它把封装载体从圆形晶圆切到方形面板,,, ,,以提高面积使用率,,, ,,并以玻璃替换硅或有机中介层。 。 。。。。

CoWoP则更直接:省去ABF载板,,, ,,把硅中介层直接绑定到PCB上。 。 。。。。这样能缩短互连路径,,, ,,但对PCB提出更高要求,,, ,,包括更小线宽线距、无逍遥填孔、低热膨胀质料等。 。 。。。。

据TrendForce、中视新闻网,,, ,,台积电妄想在嘉义厂区落地CoPoS量产产线,,, ,,试产线于2026年2月启动装备交付;;;;; ;6月4日台积电股东;;;;; ;幔,, ,,董事长暨总裁魏哲家提及,,, ,,现在已建成CoPoS与玻璃载板试产线,,, ,,预估2至3年进入较大规模量产阶段。 。 。。。。据IT之家,,, ,,英伟达目的在Rubin Ultra上实现CoWoP量产。 。 。。。。

质料紧缺也在推着行业往前走。 。 。。。。

用于CoWoS的高性能ABF载板,,, ,,焦点质料包括ABF膜和T-Glass特种低介电玻璃布。 。 。。。。T-Glass“险些由日今日东纺供货,,, ,,现在产能已完全满载”。 。 。。。。

同时,,, ,,英伟达下一代Rubin高端GPU需要高阶ABF载板配套封装,,, ,,并举行超前备货,,, ,,这进一步放大供应主要。 。 。。。。

这就是玻璃基质料被重新推到前台的原因之一。 。 。。。。

玻璃、陶瓷、M9不是统一层质料,,, ,,不是简朴相互替换

市场容易把玻璃、陶瓷、M9质料放在一起较量。 。 。。。。但它们并不完全在统一层竞争。 。 。。。。

华泰证券写得很直接:“玻璃基主要用于先进封装的中介层与载板领域,,, ,,与PCB应用中的陶瓷质料/M9等质料并不冲突。 。 。。。。”

古板CoWoS结构自上而下是芯片、中介层、载板、PCB层。 。 。。。。玻璃主要用于中介层和载板。 。 。。。。陶瓷基与M9质料更多用于PCB相关质料或高功率散热场景。 。 。。。。

玻璃的优势在于尺寸稳固、外貌平整、高频消耗低,,, ,,并且可以做TGV玻璃通孔。 。 。。。。数据显示,,, ,,玻璃介电系数为3.5至10,,, ,,CTE为2.7至12.4ppm可调,,, ,,外貌平整度可做到小于4nm。 。 。。。。

PCB的升级偏向是M8、M9,,, ,,甚至M10。 。 。。。。

数字越大,,, ,,代表信号传输消耗越低、速率越快、稳固性越高。 。 。。。。M8/M9级PCB的焦点,,, ,,是更低介电常数Dk、更低介电消耗Df,,, ,,以及高模量低膨胀玻纤系统和超低轮廓铜箔。 。 。。。。

M9的难点在于质料更硬。 。 。。。。它引入石英布Q-glass作为增强质料。 。 。。。。高纯石英玻纤莫氏硬度凌驾7,,, ,,高于古板E-glass玻纤的5至6级。 。 。。。。

陶瓷则主打散热和热膨胀匹配。 。 。。。。

数据显示,,, ,,ABF质料导热系数为0.8至1.2W/mK,,, ,,而陶瓷基板导热系数可达200W/mK。 。 。。。。氮化铝导热系数为170至230W/mK,,, ,,氮化硅为60至90W/mK,,, ,,烧结碳化硅约100至250W/mK。 。 。。。。

这诠释了为什么三类质料可能同时被关注:玻璃解决中介层和载板,,, ,,M8/M9解决高速互连,,, ,,陶瓷解决高功耗散热。 。 。。。。

为什么是“手术刀”:超快激光把热损伤压到最低

超快激光的重点,,, ,,不是“功率更大”,,, ,,而是“时间更短”。 。 。。。。

华泰证券界说为:“超快激光通常指脉冲一连时间在皮秒(10?12s)至飞秒(10?15s)量级的激光”。 。 。。。。

在这么短的时间里,,, ,,能量来得快、走得也快。 。 。。。。质料还没来得及把热扩散出去,,, ,,去除已经完成。 。 。。。。这种机制被称为“冷烧蚀”。 。 。。。。

这和古板长脉冲激光差别。 。 。。。。

古板激光更像“烧掉”质料。 。 。。。。热影响区大,,, ,,容易带来崩边、微裂纹、熔融、碳化。 。 。。。。

超快激光更像“剥离”质料。 。 。。。。它通过多光子吸收等非线性效应,,, ,,直接作用在质料外貌电子层面,,, ,,降低热扩散。 。 。。。。

报告对此的表述是:“超快激光并非对古板激光的简朴参数升级,,, ,,而是加工机理的基础厘革”。 。 。。。。

在现实加工中,,, ,,这种差别对应到三个效果:热影响区更。 。 。。。。,, ,,孔壁锥度可调,,, ,,加工形状更无邪。 。 。。。。

剖析师提到,,, ,,激光钻孔可以加工恣意形状微孔,,, ,,这一点是机械钻孔难以做到的。 。 。。。。

三道工序最能体现需求:TGV、M9微孔、陶瓷刻蚀

第一道是玻璃载板TGV。 。 。。。。

玻璃载板要害制程包括六步:TGV激光改质、通孔蚀刻、AOI光学检测、种子层镀膜、电镀填孔、研磨。 。 。。。。

其中,,, ,,“TGV激光改质是第一道、也是最要害工序”。 。 。。。。

原因很简朴:玻璃缺乏塑性变形能力。 。 。。。。能量过高或不匀称,,, ,,就容易爆发微裂痕、热应力集中或内部缺陷。 。 。。。?? ??? ?拙兜30微米以下时,,, ,,对热影响区的控制越发严酷。 。 。。。。

超短脉冲超快激光可以在玻璃内部实现非热改性,,, ,,降低热应力裂纹和崩边问题。 。 。。。。

第二道是M9级PCB微孔加工。 。 。。。。

M9面向1.6Tbps以上超高速传输情形。 。 。。。。它为了降低信号消耗,,, ,,引入高纯石英玻纤,,, ,,但这也让加工难度上升。 。 。。。。

数据显示,,, ,,古板机械钻针寿命会骤降至古板质料的1/5,,, ,,孔径精度和位置度也会恶化。 。 。。。。

CO?激光的问题是热影响区过大,,, ,,可能导致树脂碳化、玻纤撕裂。 。 。。。。纳秒UV激光对高硬石英玻纤蚀除效率低,,, ,,孔壁质量也不睬想。 。 。。。。

超快激光的价值在于:可以精准去除高硬度玻纤,,, ,,同时不碳化树脂、不短路铜层。 。 。。。。

第三道是陶瓷基板细腻加工。 。 。。。。

氮化铝、氮化硅、碳化硅等陶瓷质料硬度高、导热强。 。 。。。。数据显示,,, ,,这类质料莫氏硬度可达7至9,,, ,,导热系数可达200W/mK以上。 。 。。。。

机械钻孔会带来钻针快速磨损、孔壁粗糙、崩边严重。 。 。。。。通俗激光的能量会被快速扩散,,, ,,反而形成热影响区和微裂纹。 。 。。。。

超快激光可以改善这一问题,,, ,,但也不是没有界线。 。 。。。。

剖析师也提醒,,, ,,高通量加工中,,, ,,高频脉冲的热积累效应仍可能诱发微裂纹,,, ,,需要合理控制重复频率与能量密度。 。 。。。。行业还在探索高能量超快激光、机械预钻孔加超快激光修整、磁场辅助激光、低温辅助激光等复合方案。 。 。。。。

千亿空间来自哪些假设?? ??? ?

超快激光装备的市场空间,,, ,,主要来自四类潜在应用:CoPoS 玻璃中介层、ABF 玻璃载板、M9 质料、光?? ??? ?槔嘣匕。 。 。。。。

测算中,,, ,,装备单价按 600 万元计。 。 。。。。差别渗透率下,,, ,,对应存量市场空间划分为:

10% 渗透率:约 103 亿元;;;;; ;

30% 渗透率:约 310 亿元;;;;; ;

50% 渗透率:约 516 亿元;;;;; ;

80% 渗透率:约 826 亿元;;;;; ;

100% 渗透率:约 1033 亿元。 。 。。。。

这内里,,, ,,M9 质料孝顺最大。 。 。。。。在 100% 渗透率假设下,,, ,,M9 质料对应装备需求 11574 台;;;;; ;ABF 玻璃载板对应 3704 台;;;;; ;CoPoS 玻璃中介层对应 1757 台;;;;; ;光?? ??? ?槔嘣匕宥杂 174 台。 。 。。。。

这组测算有两个隐含条件。 。 。。。。

第一,,, ,,先进封装确实从 CoWoS 向 CoPoS、CoWoP 扩展。 。 。。。。台积电已妄想 CoPoS 量产产线,,, ,,并已建成 CoPoS 与玻璃载板试产线,,, ,,预估 2-3 年进入较大规模量产阶段。 。 。。。。

第二,,, ,,玻璃基、M9 PCB、陶瓷等质料不是实验室蹊径,,, ,,而是能进入规模制造。 。 。。。。装备订单最终来自量产线,,, ,,不来自手艺叙事。 。 。。。。

LPKF 守高端,,, ,,国产厂商追的是整套解决方案

全球超快激光装备名堂,,, ,,现在是外洋龙头在高端市场占有先发位置,,, ,,海内厂商加速追赶。 。 。。。。

德国 LPKF 的优势在 LIDE 激光诱导深度蚀刻工艺。 。 。。。。该工艺用于玻璃基板加工,,, ,,可实现无裂纹、高深宽比、低热损伤加工。 。 。。。。其 Vitrion S 5000 面向薄玻璃微加工和 TGV 通孔,,, ,,最高宽高比可到 1:50。 。 。。。。

海内厂商的路径更疏散,,, ,,也更贴近下游工艺验证。 。 。。。。

富家数控面向 PCB 专用装备,,, ,,已推出超快激光钻孔装备。 。 。。。。其玻璃激光钻孔机通孔直径最小 10?m,,, ,,主流质料深径比可达 50:1。 。 。。。。

富家激光具备皮秒紫外、皮秒红外等光源手艺,,, ,,产品笼罩玻璃、蓝宝石、陶瓷等脆性子料微加工,,, ,,也适配 mSAP、TGV 等高端工艺。 。 。。。。

帝尔激光聚焦玻璃 TGV。 。 。。。。其晶圆级 TGV 激光微孔装备可支持差别玻璃材质,,, ,,最小孔径≤5?m,,, ,,径深比高达 1:100。 。 。。。。

英诺激光具备从纳秒到飞秒、从红外到深紫外的产品结构,,, ,,激光器销量突破 2.2 万台,,, ,,PCB 超快钻孔装备已实现首台订单。 。 。。。。

联赢激光的玻璃激光打孔机重复定位精度±1?m,,, ,,可加工 20mm 厚玻璃,,, ,,玻璃 TGV 打孔装备处于客户验证阶段。 。 。。。。

德龙激光主营细密激光微加工装备和焦点激光器,,, ,,自研皮秒、飞秒固体激光器,,, ,,笼罩 TGV、晶圆切割、陶瓷和玻璃加工等场景。 。 。。。。

海目星以“激光+自动化”为焦点,,, ,,结构激光刻蚀、激光诱导等工艺,,, ,,营业笼罩锂电、光伏、消耗电子、半导体等领域。 。 。。。。

竞争的重点,,, ,,已经不但是单台装备参数。 。 。。。。先进封装质料重大,,, ,,制程窗口窄,,, ,,下游更需要光源、运动控制、工艺参数、检测和自动化的整套方案。 。 。。。。海内厂商的时机,,, ,,也来自外地化交付和工程响应能力。 。 。。。。

风险在量产节奏,,, ,,不在看法自己

超快激光的逻辑很清晰:质料越硬、孔越小、热损伤越不可接受,,, ,,超快激光越有价值。 。 。。。。

但装备放量仍有三类风险。 。 。。。。

第一,,, ,,先进封装手艺生长缺乏预期。 。 。。。。若 CoPoS、CoWoP、玻璃基板等蹊径推进慢于预期,,, ,,相关装备需求也会后移。 。 。。。。

第二,,, ,,AI 算力投资缺乏预期。 。 。。。。封装质料升级的基础驱动来自高端 AI 芯片需求,,, ,,若下游资源开支放缓,,, ,,装备订单会受影响。 。 。。。。

第三,,, ,,国际商业摩擦风险。 。 。。。。先进封装质料和装备依赖全球供应链,,, ,,商业限制可能影响验证、交付和客户扩产节奏。 。 。。。。

对市场来说,,, ,,超快激光不是纯粹的“激光装备”故事,,, ,,而是先进封装质料切换后,,, ,,制造环节必需补上的一把细密刀。 。 。。。。

 

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