2024年9月12日，全球高科技特種材料領軍企業(yè)肖特集團（SCHOTT AG）在中國上海舉辦媒體招待會，在第七屆進博會舉辦倒數(shù)50天之際，正式面向中國市場深入地介紹了肖特特種玻璃材料在半導體領域的應用范圍、技術優(yōu)勢、市場前景以及在中國的布局和發(fā)展。

半導體先進封裝的關鍵材料——特種玻璃

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿領域的快速發(fā)展，各行各業(yè)對芯片的算力、帶寬、互連密度提出了越來越高的要求。同時，未來芯片設計與制造還需要應對耗能極高的挑戰(zhàn)。然而，芯片制造越來越受限于物理定律及生產(chǎn)技術的制約，基于硅晶體管的芯片加工技術已經(jīng)逼近物理極限。各大芯片設計商、生產(chǎn)商和封裝商都在努力尋找更適合于芯片高集成度封裝互連的新型材料，以提升集成電路計算速度和效率。

與目前業(yè)界主流的有機基板相比，玻璃基板具有獨特的性能，在平坦度、熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性方面都有更好的表現(xiàn)。因此芯片架構工程師能夠為人工智能等數(shù)據(jù)密集型工作創(chuàng)造更高密度、更高性能的芯片封裝，有望推動摩爾定律到2030年后延續(xù)下去。

具體來說，用于基板的玻璃擁有優(yōu)秀的熱機械性能，熱膨脹（CTE）接近硅的同時，還可根據(jù)客戶設計進行調整開發(fā)，支持更高溫度下的先進的集成供電；玻璃本身的高剛性也使得其不易變形，可支持尺寸穩(wěn)定性改進的特征縮放，也可以減少制程中產(chǎn)生的翹曲；玻璃優(yōu)異的超光滑表面質量，有助于生產(chǎn)更精密的布線層線路；玻璃還擁有優(yōu)越的電氣隔離特性，通過可調節(jié)的介電特性，可防止電信號互相干擾，實現(xiàn)優(yōu)越的電氣隔絕效果，可以提升約10倍通孔密度；玻璃還支持比12英寸硅晶圓大外形尺寸，可支持240mm x 240mm的電路板；玻璃基板的高透明度也為未來實現(xiàn)光信號集成和高速信號傳輸?shù)於ɑA。

由于玻璃基板相比傳統(tǒng)的有機基板具有上述顯著的優(yōu)勢，特別是具有卓越的熱強度和機械強度，非常適合高溫和耐用的應用，是包含多個小芯片（Chiplet）的先進SiP互連的理想選擇。因此，玻璃基板對AMD、英特爾和英偉達等高性能計算芯片公司來說非常有意義。

根據(jù)公開的信息顯示，英特爾計劃最快2026年實現(xiàn)量產(chǎn)玻璃基板技術的量產(chǎn)應用；三星也將在明年完成玻璃基板的原型技術，并計劃2026年開始量產(chǎn)；LG Innotek今年正組建相關部門，為進軍玻璃基板市場做準備；韓國SK集團旗下的化工材料公司SKC近日也宣布，其玻璃基板制造子公司Absolics位于美國佐治亞州科文頓的面向芯片的玻璃基板工廠近期正式竣工，目前已經(jīng)開始批量生產(chǎn)原型產(chǎn)品。

根據(jù)市場研究機構 Yole Group 的數(shù)據(jù)顯示，2024 年先IC裝載板市場的價值將達到 166 億美元，預計2029年將達255.3億美元，2024年至 2029 年的復合年增長率為 9%。而這主要得益于 HPC 和數(shù)據(jù)中心、5G、AI PC CPU、XPU 和汽車行業(yè)的 AI 加速器市場帶來的對于FCBGA 和 2.5D/3D 先進封裝對 FCBGA 基板不斷增長的需求推動，這其中就包括了玻璃基板。Yole預計，業(yè)界很快將在玻璃基板領域將取得令人興奮的進展。

肖特成立新部門，開辟半導體行業(yè)新時代

作為全球特種玻璃巨頭，成立于1884年的肖特，其特種玻璃產(chǎn)品廣泛應用于醫(yī)藥健康、航天航空、消費電子、光學、工業(yè)能源、數(shù)據(jù)通信、汽車、家用電器、半導體等領域，覆蓋了全球30多個國家與地區(qū)市場。全球員工總數(shù)高達17100人。

具體到半導體行業(yè)來看，近十年來，肖特一直為芯片制造行業(yè)提供關鍵的特種玻璃解決方案，其應用主要包括面向晶圓減薄制程所需的玻璃晶圓，先進封裝所需的玻璃載板晶圓，以及前面提到的用于玻璃基板的平板。

據(jù)肖特中國總經(jīng)理陳巍與深圳市化訊半導體材料有限公司創(chuàng)始人與董事長、深圳先進電子材料國際創(chuàng)新研究院副院長張國平博士介紹，近年來肖特和化訊公司合作，提供了基于玻璃載體的臨時鍵合解決方案。

其中，肖特主要是提供超薄的玻璃載體，而化訊則提供用于將玻璃與晶圓臨時鍵合的材料，該材料可以通過激光解除鍵合（利用了玻璃的透光性）。據(jù)介紹，雙方提供的該解決方案，是中國晶圓減薄和先進封裝市場領先的基于玻璃的臨時鍵合解決方案。

△玻璃載體晶圓

特別是在后摩爾時代，特種玻璃憑借優(yōu)異的耐熱性、介電性能以及具有多種CTE等特性，為下一代半導體提供了全新可能。經(jīng)過長期的技術驗證，行業(yè)頭部公司不約而同地選擇了特種玻璃，作為下一代半導體封裝基板最具潛力的新材料之一，并且在近兩年紛紛布局相關產(chǎn)線。

對此，肖特也在2024年初成立了全新“半導體先進封裝玻璃解決方案”部門，致力于為半導體行業(yè)的合作伙伴提供量身定制的特種材料解決方案。據(jù)介紹，該新部門由Christian Leirer博士領導，他是一位在半導體領域擁有15年經(jīng)驗的行業(yè)專家，對業(yè)界的需求和挑戰(zhàn)有著充分的理解。

△圖示：肖特集團新成立的半導體業(yè)務部門由Christian Leirer博士領導，旨在提高全球生產(chǎn)和加工能力，以確保速度、可靠性和客戶服務。（圖片來源：肖特）

“過去十年中，肖特的特種玻璃產(chǎn)品已經(jīng)在半導體制造過程中發(fā)揮了關鍵作用。多年的行業(yè)積淀與技術研發(fā)，為我們在發(fā)展迅速的市場中打下了堅實的基礎。隨著新部門的成立，我們將致力于為半導體行業(yè)提供尖端解決方案。” 肖特半導體先進封裝玻璃解決方案負責人Christian Leirer博士說道。

資料顯示，特種玻璃能夠協(xié)助半導體先進封裝的設計和實施，實現(xiàn)小芯片集成度的提高，并支持更高的算力需求。使用玻璃基板可以使芯片速度最高可加快40%、能耗減少最低可到50%。

△圖片來源：肖特

作為肖特在中國半導體領域的重要合作伙伴，深圳市化訊半導體材料有限公司創(chuàng)始人與董事長、深圳先進電子材料國際創(chuàng)新研究院副院長張國平博士在媒體會上也表示：“相較于傳統(tǒng)解決方案，特種玻璃具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性、優(yōu)異的化學耐受性、以及可客制化的膨脹系數(shù)等優(yōu)勢，能夠支持諸如HD Fanout、2.5D/3D、PLP等先進封裝工藝的實現(xiàn)，滿足小芯片集成度的提高，支持更高的算力需求。”

肖特集團管理委員會委員賀凱哲博士（Dr. Heinz Kaiser）也表示：“很多業(yè)內的專家和公司都正在尋找材料科學方面的突破口。我們在創(chuàng)建半導體部門的時候，已經(jīng)與他們進行了深入的探討。肖特將通過不斷地與客戶交流和咨詢，提供不同規(guī)格的產(chǎn)品，以及能適應不同生產(chǎn)環(huán)境的解決方案，來拓展我們的市場。我們的目標是用特種玻璃推動半導體的未來。”

根據(jù)肖特集團財報顯示，2022/2023財年（截至2023年9月底）全球銷售額高達29億歐元，息稅前利潤4.13億歐元，凈利潤2.77億歐元。據(jù)芯智訊了解，目前肖特來自于半導體領域的營收占比約10%。

值得注意的是，2015年至2023年營收實現(xiàn)了7%的年復合增長率。鑒于半導體等領域需求的快速增長，肖特預計其2023年至2028年有望實現(xiàn)9%的年復合增長率。

助力中國先進封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展

肖特早在1909年就首次進入中國市場，在新中國改革開放之后，1996年肖特再次回到中國（通過代理商），而隨著中國市場的快速發(fā)展，2002年肖特在上海成立中國總部，并在蘇州建立了生產(chǎn)基地。2007年，肖特又在蘇州成立客戶技術服務中心，主要服務中國，同時輻射亞洲市場；2017年，肖特又在縉云建立新的生產(chǎn)基地；2018年，肖特還與水晶光電在臺州成立了合資公司；2020年，肖特正式在蘇州設立研發(fā)中心。

另據(jù)芯智訊了解，肖特在中國的蘇州的工廠是其全球擁有微晶玻璃晶體化技術的三座工廠之一。同時，肖特蘇州研發(fā)中心也是肖特全球僅有的三大研發(fā)中心之一（另外兩個分別在德國和美國）。

近年來隨著中國半導體制造業(yè)的快速發(fā)展，以及在外部限制下，中國先進制程發(fā)展受限，越來越多的中國芯片廠商開始發(fā)力先進封裝，這也使得中國半導體市場對于特種玻璃的需求越來越旺盛。

肖特在今年年初成立了全新的“半導體先進封裝玻璃解決方案”部門進行全球布局，同時在蘇州設立了半導體團隊，服務于中國半導體行業(yè)。肖特在半導體行業(yè)已經(jīng)活躍了超過十年，已經(jīng)積極與頭部企業(yè)聯(lián)絡，探討定制化方案，并建立了專門的快速采樣流程，以滿足客戶對速度的需求。

肖特集團中國區(qū)總經(jīng)理陳巍告訴芯智訊：“目前中國是肖特最大的增長市場之一，隨著中國醫(yī)藥、航空航天、消費電子（尤其是折疊屏手機對于UTG超薄柔性玻璃的需求）、半導體等關鍵市場對于特種玻璃需求的快速增長，未來占比有望進一步提升?！?/p>

首次加入進博會新材料展區(qū)，首發(fā)全“芯”陣容

今年，肖特將在第七屆進博會上首次展出一系列針對半導體行業(yè)的全球領先產(chǎn)品，包括基于玻璃材質的半導體先進封裝解決方案，同時首發(fā)適用于人工智能、6G通訊等高頻應用的硼硅酸鹽玻璃SCHOTT? low-loss 玻璃。

“未來發(fā)展的驅動力將在很大程度上來源于算力，而我們的特種玻璃產(chǎn)品可以幫助芯片行業(yè)達到新的高度。我們很期待能夠在進博會上向中國市場展示我們多年的研發(fā)成果，讓‘展品變商品’，更多地走向市場，” 肖特中國總經(jīng)理陳巍說道。

在第七屆進博會上，肖特獲選成為首次成立的新材料專區(qū)代表企業(yè)之一。肖特集團中國區(qū)總經(jīng)理陳巍認為，新材料的研發(fā)是產(chǎn)業(yè)鏈上游重要的基礎環(huán)節(jié)，在驅動產(chǎn)業(yè)升級、結構優(yōu)化、技術創(chuàng)新、低碳創(chuàng)新等方面都有著舉足輕重的作用。肖特集團非常榮幸加入新材料專區(qū)，希望通過這一平臺充分展示材料科學帶來的新質生產(chǎn)力。

肖特為半導體行業(yè)提供廣泛的特種玻璃解決方案組合。在今年進博會上將首次展出的產(chǎn)品包括：

用于先進芯片封裝的玻璃基板：從引線框架、陶瓷到有機技術，該行業(yè)已經(jīng)走過了漫長的道路。有半導體行業(yè)領導者認為，到2030年，玻璃將成為芯片封裝的關鍵材料之一。

玻璃載體晶圓：玻璃載體晶圓在制造過程可以作為超薄半導體晶片的基板，提升加工的安全性和效率，同時防止損壞。

△圖示：玻璃載體晶圓（圖片來源：肖特）

SCHOTT? low-loss 玻璃：為高頻應用樹立了新標準，已準備好作為先進的包裝材料推動進一步發(fā)展。

除此之外，肖特的高質量柔性光導和光學玻璃等解決方案應用在行業(yè)領先的光刻機中。幫助高度復雜的光刻機實現(xiàn)能夠達到最嚴苛的精度。如今，幾乎所有的芯片，其制造過程中都有肖特特種玻璃的參與。

據(jù)芯智訊了解，蔡司為ASML光刻機提供的鏡頭/反射鏡等似乎都采用了肖特的特種玻璃材料。

值得一提的是，肖特和蔡司是兄弟公司，其大股東都是卡爾蔡司基金會。

編輯：芯智訊-浪客劍