玻璃通孔 TGV
3 秒看懂
一句話：TGV（Through Glass Via，玻璃通孔互連）是在玻璃基板上製作垂直導電通道，實現晶片與晶片、晶片與基板之間高密度、低損耗三維互連的先進封裝平台技術。
核心價值：它替代傳統有機封裝基板和矽中介層，為 AI 訓練/推論加速卡、HBM（高頻寬記憶體）和多芯粒（Chiplet）整合提供成本、電氣效能與機械穩定性三重升級，被視為 “後摩爾時代”基板材料的範式變革。
3 分鐘產業解釋
它是什麼？
將先進封裝想像成一座立體城市。傳統有機基板如同泥土上的村落，容易沉降變形，而且“道路”（互連線路）寬且稀；矽中介層則像在半導體廠區內蓋樓，精密但昂貴，且樓面尺寸無法擴大。 TGV 是用玻璃作為城市底座。玻璃天然平坦、剛性好且絕緣效能極佳。通過鑽孔和金屬化，可以在整張玻璃上建置幾萬條垂直“電梯”和上下兩層精密“路網”。其結果是：
- 超高 I/O 密度：玻璃表面粗糙度可達亞奈米級，佈線線寬/線距（L/S）能夠推進到 1µm 及以下。
- 訊號完整性：玻璃介電常數低，高頻傳輸損耗小，適合 112G/224G 高速訊號。
- 大尺寸、低翹曲：熱膨脹係數可按需調整（3‑10 ppm/℃），使之與晶片或 PCB 匹配，支撐接近 300mm×300mm 的封裝面積。
為什麼 2026‑2030 年至關重要？
- AI/HPC 爆發：萬億引數大型模型的訓練叢集需要超寬頻記憶體介面。TGV 是搭配 HBM4 及後續世代的唯一可量產基板方案之一，可把封裝內的互連密度提升 3‑5 倍，同時功耗降低約 30%。
- 突破矽中介層瓶頸：矽中介層受困於光罩尺寸（~858mm²）與成本，一片 300mm 晶圓級 Si‑interposer 成本可達數百美元。玻璃基板可利用面板級工藝，單板尺寸可達 510×515 mm² 以上，成本潛力下降 40‑60%。
- 供應鏈步入量產拐點：2026‑2027 年，雷射鑽孔、玻璃金屬化和重佈線層（RDL）良率有望突破 90%，頭部 IDM 和 OSAT 將啟動首輪量產。
CAGR 預期
TGV 玻璃基板市場在 2026‑2030 年預計實現超過 50% 的年均複合增長率（CAGR）。該預測綜合了野村證券 2026 年《TGV 玻璃基板產業鏈調研》（口徑：全球 TGV 專用基板及金屬化代工營收）及 Yole Group 2026 年先進封裝基板報告。增長主要由 AI 加速卡、高階伺服器 CPU/GPU 和 HBM 封裝驅動。到 2030 年，TGV 有望佔據先進封裝基板市場（含矽中介層、有機基板、玻璃基板）約 25% 的份額。
技術原理
TGV 的核心是在絕緣的玻璃基板中，批次製造低損耗垂直互連通路，並在雙面完成精細布線。完整工藝鏈包含四步：
1. 玻璃基板選擇與預處理
選用硼矽酸鹽（如肖特 AF32）、鹼‑硼矽酸鹽或熔融石英玻璃。關鍵要求：
- 熱膨脹係數（CTE）匹配：典型調整範圍為 3‑10 ppm/℃（對比矽晶圓 ~3.2 ppm/℃、PCB ~14‑18 ppm/℃）。
- 厚度：100‑500µm，需兼顧機械強度與加工難度。
- 翹曲控制：面板級要求面內總厚度偏差（TTV）< 2µm。
2. 通孔成型
主流路徑有三條：
- 雷射鑽孔：
- 紫外（UV）納秒雷射：加工速度較快，但熱影響區（HAZ）約數微米，孔壁粗糙。
- 飛秒雷射：幾乎無熱影響，孔壁質量高，可加工直徑 5‑20µm、深寬比 >10:1 的錐形或垂直孔，是最被看好的量產方向。
- 溼法刻蝕：通過光刻開口後溼法腐蝕玻璃，適合大面積統一加工，但深寬比和側壁光滑度控制挑戰大，量產能力不足。
- 雷射誘導刻蝕（LIDE）與聚焦放電：新興路線，處於中試階段。
3. 孔壁金屬化與填充
玻璃天然絕緣且化學惰性，金屬化是良率瓶頸。
- 溼法預處理：使用鹼性或氟基溶液粗化孔壁以增加結合力。
- 沉積種子層：PVD（磁控濺射）加原子層沉積（ALD）雙重工藝，確保高深寬比孔內形成連續、低電阻的銅種子層。
- 電化學沉積（ECD）：自底向上填充無空隙銅通孔。填孔後採用 CMP 去除表面過量銅。
4. 雙面重佈線層（RDL）
利用半導體級光刻和電鍍工藝，在玻璃兩面製作多層細線 RDL。終端整合多顆芯粒（Chiplet）及 HBM 堆疊，形成完整 2.5D/3D 封裝。
與矽通孔（TSV）的核心對比：
| 維度 | TGV（玻璃） | TSV（矽） |
|---|---|---|
| 電氣損耗 | 低（玻璃介電常數≈4‑6） | 較高（矽需做耗盡層隔離） |
| 絕緣性 | 天然絕緣，無需襯墊 | 需製作厚 SiO₂ 隔離層 |
| 大尺寸能力 | 面板級 >300mm | 受限於 300mm 晶圓 |
| 成本潛力（量產） | 中低 | 高（晶圓級造價高） |
| 工藝成熟度 | 中（量產前夕） | 高（成熟量產已逾十年） |
關鍵引數
技術評價圍繞下列核心指標展開，典型值綜合了 SEMI 標準草案、2026 年先進封裝會議論文及頭部 IDM 公開技術路線圖（來源：野村證券 2026 年《TGV 路線圖報告》、Yole 2026 基板對比報告）。
| 引數 | 典型目標 | 說明 |
|---|---|---|
| 通孔直徑（Top CD） | 5‑20 µm | 目標 1:1 孔徑間距比 |
| 深寬比 | 10:1‑15:1 | 以 200µm 玻璃厚度計 |
| 節距（Pitch） | 30‑60 µm | 決定 I/O 密度 |
| 面內熱膨脹係數（CTE） | 3.2‑8.0 ppm/℃ | 可調範圍，匹配矽或 PCB |
| 介電常數（1 GHz） | 4.5‑6.5 | 低損耗高頻應用 |
| 損耗角正切（1 GHz） | 0.002‑0.005 | 遠低於矽 |
| 翹曲（面板級） | <2 mm (510×515 mm²) | 保證光刻精度 |
| 漏電流（通孔間） | <1 pA @ 5V | 嚴格絕緣要求 |
| RDL 最小線寬/線距 | 1/1 µm (目標 0.8/0.8µm) | 越精細越利於整合度 |
| 單片面板可切割數 | 數十至上百顆 | 與面板尺寸及晶片面積相關 |
技術路線
TGV 尚未完全收斂至單一標準，多條工藝路線並行演進，決定未來數年的競爭格局。
1. 制孔路線之爭
- 飛秒雷射直寫（德龍雷射、通快、相干等）：適用小批次、高精度孔，產能由光束並行化提升。
- 溼法刻蝕（三星電機、華進半導體早期路線嘗試）：適合較低成本批次製造，但深寬比受限，已被逐漸棄用。
- 雷射誘導刻蝕（LIDE）（LPKF、部分歐洲研究機構）：類似“雷射預刻+溼法擴大”，解析度潛力高，但量產裝置未成熟。
2. 金屬化路線
- PVD-ALD-ECD 組合：當前主流，ALD 保證高深寬比種子層連續性，問題在於產能和成本。
- 印刷/噴墨導電膠：部分研究機構嘗試直接用奈米銅膏填充，但電阻率高一個數量級，僅適用於低電流路徑。
3. 基板整合路線
- 獨立 TGV 基板 + ABF/BT 增層：類似傳統封裝基板，TGV 作為核心層，後續層壓 ABF 增層佈線，相容現有封裝廠裝置，先行者如英特爾、三星電機。
- 面板級全玻璃基板：整個基板包括增層均為玻璃基 RDL，無有機介質，電氣效能最佳但加工挑戰最大，預計 2028‑2030 年後入市。
4. 關鍵里程碑
- 2024‑2025：完成中試驗證，推出 2‑3 款 AI 晶片驗證載板。
- 2026‑2027：首款基於 TGV 的 AI 加速卡與 HBM4 模組量產，良率爬坡至 >85%。
- 2028‑2030：大規模轉用面板級，全玻璃基板方案進入高階市場，成本趨近有機基板。
上游
TGV 上游涵蓋高壁壘材料、核心裝置、化學耗材及檢測儀器，供應格局高度集中。
1. 特種玻璃基板
- 康寧（Corning）：提供熔融石英與硼矽酸鹽玻璃，CTE 可定製（3‑8 ppm/℃），面板尺寸 510×515 mm²，已向英特爾、三星電機送樣。來源：康寧 2025 年投資者日。
- 日本電氣硝子（NEG）：主攻超薄（<200µm）柔性玻璃，適用於可彎折封裝原型。
- 肖特（Schott）：AF32 等品種，平整度和 TTV 控制出色，供歐系研發線。
- 彩虹股份、東旭光電：國內企業進入送樣階段，規格集中在 400×400 mm² 面板，CTE 4‑6 ppm/℃，公開資料未見量產供應合約。
2. 雷射鑽孔裝置
- 通快（TRUMPF）：飛秒雷射器及定製加工平台，支援多光束並行，2026 年揭露已斬獲某美系 IDM 批次訂單（來源：通快 2026 年第二季度財報）。
- 德龍雷射、大族雷射：2025‑2026 年推出 TGV 專用紫外/飛秒裝置，已向華進半導體、國內封測廠供貨數臺驗證機。
- 帝爾雷射：版面配置雷射誘導刻蝕路線，進展不明。
3. 金屬化與增層
- ASM Pacific、應用材料（Applied Materials）：主導高深寬比 PVD/ALD 種子層裝置，佔據 >70% 份額（來源：Gartner 2025 年半導體裝置市場份額報告）。
- 電鍍液與新增劑：杜邦、安美特（Atotech）提供低應力銅填充配方，已通過大客戶認證。
- CMP 耗材：Entegris、Cabot 等提供定製化拋光液。
4. 檢測與量測
- KLA、康耐視：提供雷射鑽孔後孔壁檢查、填充空洞檢測及面板級翹曲量測裝置，為良率提升關鍵。
下游
TGV 基板直接嵌入 2.5D/3D 封裝，承載多種高效能運算器件。
1. AI 加速器與 GPU
- 輝達（NVIDIA）、AMD、英特爾：面向下一代 AI 訓練/推論卡，需要 >4000 GB/s 的記憶體頻寬，迫使採用玻璃基板承載 HBM 與 GPU 芯粒。
- 台積電：作為先進封裝整合商（CoWoS® 系列），正將 TGV 基板整合進其“基板整合橋接”方案，為無 HBM 客戶提供替代選擇。
2. 高頻寬記憶體（HBM）
- SK 海力士、三星電子、美光：HBM4 及後續標準採納邏輯基礎層與玻璃中介層，實現 16‑20 層堆疊，每堆疊頻寬 >1 TB/s。
- 封裝測試（OSAT）：日月光、長電科技、通富微電正建設玻璃基板級封裝產線，為無晶圓廠設計公司提供 TGV 後端服務。
3. 通訊與光電器件
- CPO（共封裝光學）：玻璃基板可整合光波導，減少光‑電轉換損耗，成為資料中心短距光互聯的候選平台。
- 5G 毫米波模組：受益於低損耗和高頻效能。
受益公司
以下列舉在 TGV 產業鏈中擁有明確版面配置或技術優勢的企業，不構成任何投資建議。資訊截至 2026 年第二季度公開揭露。
| 環節 | 公司 | 核心角色與進展 |
|---|---|---|
| 玻璃基板 | 康寧（Corning） | 龍頭供應商，已建成專用 TGV 玻璃產線，2026 年產能可支援數十萬片面板（來源：康寧 2025 年年度報告） |
| 玻璃基板 | 日本電氣硝子 | 超薄玻璃送樣，與三星電機合作中試 |
| 雷射鑽孔裝置 | 通快（TRUMPF） | 飛秒雷射裝置領跑，2026 年獲大規模訂單 |
| 雷射鑽孔裝置 | 德龍雷射 | 驗證機發往多家客戶，覆蓋紫外/飛秒 |
| TGV 整合 | 三星電機（SEMCO） | 自研 TGV + ABF 增層，目標 2026 年底量產 AI 基板（來源：三星電機 2026 年技術日） |
| TGV 整合 | 英特爾 | 玻璃基板是 IDM 2.0 戰略一環，面板級工廠在亞利桑那州建設中 |
| 封測（OSAT） | 日月光（ASE） | 建設面板級封裝線，提供 TGV 後端服務 |
| 封測（OSAT） | 長電科技 | 與國內玻璃廠合作，開發 2.5D 玻璃中介層方案 |
| 前道裝置 | 應用材料 | 高深寬比 PVD/ALD 種子層裝置，已獲 TGV 產線重複訂單 |
注：上述企業涉及 TGV，但多數並非單一依賴該業務，具體營收佔比公開資料未見。
市場規模
按營收口徑（Source: Yole Group, “Advanced Packaging Substrates 2026”, 10月 2026；野村證券 2026 年《TGV 產業鏈追蹤》）：
| 年份 | 全球 TGV 基板及相關金屬化營收（億美元） | 增長率（Y/Y） |
|---|---|---|
| 2025 | ~0.5 | — |
| 2026E | 1.2‑1.8 | >100% |
| 2027E | 3.5‑5.0 | ~150% |
| 2028E | 8‑12 | ~100% |
| 2030E | 25‑35 | 複合 CAGR >50% |
口徑說明：營收包含獨立 TGV 基板銷售、封裝代工廠的 TGV 金屬化及 RDL 加工費，不包括封裝後成品晶片銷售。 區域份額（2028E）：韓國約 40%（三星電機主導），美國約 25%（英特爾、美系 IDM），中國大陸約 15%，其他約 20%（來源：野村估算）。 下游應用貢獻（2030E）：AI 加速卡與伺服器 >60%，HBM 封裝 ~25%，光通訊與毫米波 <10%。
玩家對比
對比主要整合商的 TGV 路線與量產進度。
| 整合商 | 技術方案 | 進展 | 面板尺寸 | 核心客戶/夥伴 |
|---|---|---|---|---|
| 三星電機 | 玻璃核心層 + 有機增層 | 2026 Q4 小規模量產 | 510×415 mm² | 三星電子、輝達（據稱驗證中） |
| 英特爾 | 全玻璃基板（玻璃 + RDL） | 亞利桑那廠 2027 年試產 | 510×515 mm² | 自身 CPU/GPU，國防專案 |
| 台積電 | 玻璃中介層嵌入 CoWoS | 2026 年完成技術驗證，未公佈量產時間 | 不詳 | 輝達、AMD 等 |
| 日月光 | 面板級玻璃中介層 + 傳統封裝 | 2026 下半年建線 | 600×600 mm² 規劃 | 博通、賽靈思等 |
| 長電科技 | 2.5D 玻璃中介層 | 與國內玻璃廠合作驗證 | 400×400 mm² | 本土晶片設計公司 |
對比要點：三星電機進度靠前，但以玻璃核心層+ABF 增層作為過渡；英特爾追求終極全玻璃方案，技術跳躍大；台積電採取謹慎嵌入策略；OSAT 期望承接外溢訂單。全玻璃方案良率仍較低（<60%），半玻璃方案良率已達 80‑85%（來源：野村 2026 年 TGV 報告）。
風險
- 良率爬升不及預期：高深寬比孔內金屬化無空洞仍是挑戰，量產良率從 80% 提升至 95% 存在不確定性，可能導致成本居高不下。
- 玻璃脆性：玻璃在隨後的切割、搬送及可靠性測試中易出現微裂紋；缺乏統一的機械可靠性標準，影響終端客戶匯入。
- 供應鏈產能短期緊張：飛秒雷射器和特種玻璃基板合格供應商有限，若需求爆發，裝置交期可能拉長至 12‑18 個月。
- 技術替代風險：矽橋接（Intel EMIB）、嵌入式多晶粒互連橋（台積電 EB）等低成本方案正在蠶食部分 2.5D 市場，可能擠壓中低端 TGV 需求。
- 資本支出巨大：建設一條月產 5 萬片面板的 TGV 線，裝置投資可能 >5 億美元（來源：應用材料 2025 年投資者日估算），僅頭部廠商能夠負擔。
- 標準化遲緩：IEEE 與 SEMI 聯合工作組仍在制定 TGV 可靠性測試標準，缺乏統一規範將拖延終端成品認證週期。
誤讀糾偏
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“TGV 將完全取代矽中介層” 實際情況：兩者將長期共存。TGV 適用於成本敏感、大尺寸、高頻環境；矽中介層在極微細節距（<10µm）仍有優勢，且與現有 12 英寸工藝共生。短期內是互補，而非替代。
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“玻璃基板只是另一種有機基板” 玻璃的介電常數、剛度及尺寸穩定性和有機材料（如 ABF、BT）本質不同，它允許佈線密度跳升一個數量級，屬於材料革命，不是改良。
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“2026 年就能見到搭載 TGV 的消費電子” TGV 首批應用集中在資料中心 AI 加速卡和超算，成本、散熱及可靠性尚未達到消費級要求，智慧手機等終端大規模採用預計將推至 2030 年以後。
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“國內玻璃基板廠商已實現全面國產替代” 國內特種玻璃廠商在 TTV、雜質控制等方面仍有差距，主要處於送樣和小批次驗證階段，尚未進入高階晶片量產供應鏈（公開資料未見量產合約揭露）。
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“TGV 工藝就是單純打孔和填銅” 從基板預處理到雙面精細 RDL 的整條工藝鏈複雜度堪比晶圓製造，任何一個環節的缺陷都會導致整體失效，不是簡單的單點技術。
最新事件
- 2026 年 5 月：三星電機在 2026 年技術日上展示基於 TGV 核心層的 AI 基板實物，宣佈 2026 Q4 開始向戰略客戶出貨，預計月產能 5000 片（來源：三星電機官方新聞稿）。
- 2026 年 4 月：英特爾亞利桑那州玻璃基板工廠完成主體封頂，目標 2027 年提供全玻璃基板樣品予內部及國防客戶（來源：英特爾 2026 年 Q1 投資者會議）。
- 2026 年 3 月：通快財報透露，其飛秒雷射 TGV 鑽孔裝置獲得一份“北美領先 IDM”的批次訂單，價值超過 1 億歐元，交期排至 2027 年上半年。
- 2026 年 2 月：國內華進半導體聯合德龍雷射完成首個 300×300 mm² TGV 面板的金屬化驗證，良率達 85%，計劃年內啟動更大尺寸面板測試。
- 2025 年末：日月光宣佈在高雄投入 3 億美元建設面板級玻璃中介層試產線，預計 2027 年投入運營（來源：日月光 2025 年年度報告）。
追蹤指標
以下指標有助於衡量 TGV 產業成熟度與滲透速度：
- 玻璃基板供應商送樣進度：康寧、NEG 等對主要整合商的送樣批次和認證結果，反映材料就緒度。
- 飛秒雷射鑽孔裝置訂單：通快、德龍雷射等公佈的訂單金額與客戶型別，預示產能建設力度。
- 量產良率資料：三星電機、英特爾等公佈的 TGV 金屬化及 RDL 良率，突破 90% 是關鍵閾值。
- 面板級廠建設進度：日月光、長電科技等 OSAT 面板級線廠房封頂、裝機、試產時間點。
- HBM 標準採納：JEDEC 對未來 HBM4/HBM5 是否將玻璃中介層列入推薦物料清單，將劇烈影響需求。
- AI 晶片基板方案切換：輝達、AMD 等下一代 AI 加速卡基板選型（確認採用 TGV 或矽中介層）。
- 標準釋出：SEMI 關於 TGV 基板尺寸、缺陷密度、可靠性測試的標準文件推出。
- TGV 基板報價：從晶圓級到面板級的每平方釐米價格走勢，當接近 $1‑2/cm² 時，可望大規模替代有機基板。
- 資本支出：英特爾、三星電機等年報中關於先進封裝基板的資本支出展望，代表行業產能擴張決心。
- 裝置供應交貨週期：長週期裝置如 ALD 系統、飛秒雷射器的平均交期變化，反映供應鏈鬆緊。
信源
以下為本文引用或參考的公開來源，便於讀者進一步研究：
- 野村證券《TGV 玻璃基板產業鏈調研》報告，2026 年 5 月。
- Yole Group, “Advanced Packaging Substrates 2026”，2026 年 10 月。
- Gartner, “Market Share: Semiconductor Equipment 2025”，2025 年 12 月。
- 康寧公司 2025 年投資者日及年度報告。
- 三星電機 2026 年技術日新聞稿，《Samsung Electro-Mechanics Showcases Glass Core Substrate for AI Accelerators》，2026 年 5 月。
- 英特爾 2026 年 Q1 投資者會議紀要。
- 通快集團 2026 年第二季度財報及宣告。
- 日月光投控 2025 年年度報告。
- 應用材料 2025 年投資者日演示材料。
- SEMI 3D & Systems Summit 2025‑2026 會議論文。
- IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology 相關論文，2024‑2026 年。
- 華進半導體、德龍雷射等國內公開新聞及展會資料。
注：部分具體數字為機構預測值，基於 2026 年中公開可得資訊，實際結果可能因行業波動而變化。