摩爾定律遭遇物理 “死胡同”， TGV是突破算力桎梏的技術切口？

文 | 產業觀察室，作者 | 方建華, 國科新能創投創始合伙人

在摩爾定律逼近物理極限的“后摩爾時代”，半導體產業的演進邏輯正發生深刻嬗變。過去我們依賴的二維平面微縮紅利漸趨枯竭，三維集成（3D Integration）由此成為延續摩爾定律、突破算力桎梏的必由之路。

然而，2.5D/3D封裝與異構集成的縱深發展，對垂直互連密度與基板物理性能提出了極為苛刻的要求。硅基板在高頻損耗、制造成本與工藝復雜度上的先天不足持續放大，而玻璃基板憑借低介電損耗、高尺寸穩定性等獨特優勢，正推動半導體封裝由“硅基時代”向“玻璃基時代”悄然跨越。

在此進程中，玻璃通孔（Through-Glass Via,TGV）技術作為連接宏觀材料與微觀電路的關鍵樞紐，不僅是先進封裝的一項核心支撐技術，更已成為半導體產業價值重構的戰略制高點之一。

TGV基板產業鏈示意圖（圖片來源：環洋市場咨詢）

技術迭代的必然邏輯

回顧半導體封裝技術的百年演進，其核心訴求始終未脫離“更高集成度、更低損耗、更低成本”這三個維度。

硅通孔（TSV）技術雖曾占據主導，但其物理本質上的半導體屬性，使其在高頻信號傳輸中難以規避串擾與損耗的物理瓶頸。加之氧化絕緣層沉積、薄晶圓拿持等繁復工藝，導致硅基轉接板的制造成本居高不下。數據表明，其成本約為玻璃轉接板的八倍。更為關鍵的是，硅的介電常數約為玻璃的三倍，損耗因子更是高出數個數量級。在5G/6G通信與AI算力爆發的當下，這種材料層面的“物理赤字”，已嚴重制約了高端芯片的性能釋放。

TGV技術的崛起，正是基于對上述物理極限的深刻洞察與突破。以高品質硼硅玻璃或石英為基材，通過激光誘導、濕法蝕刻與電鍍填充等工藝，TGV實現了微米級的垂直互連。

其優勢不僅在于優良的高頻電學特性，更在于大尺寸超薄襯底的易獲取性與工藝的簡化性。無需復雜的絕緣層沉積，且在超薄狀態下仍能保持極低的翹曲度，使得TGV成為射頻芯片、高端MEMS及高密度系統集成的理想載體。這不僅是工藝的革新，更是材料科學賦能信息產業的一次范式轉移。

全球競合與中國的方位

全球產業巨頭對TGV的戰略價值早有卡位。美國康寧、日本旭硝子等國際玻璃巨頭，憑借在超大尺寸、超薄柔性玻璃領域的深厚積淀，構筑了堅實的材料壁壘。在工藝端，歐美日企業依托先發優勢，在高深寬比成孔與低溫鍵合等核心環節形成了技術壟斷，全球60%以上的核心專利皆出于此。

然而，全球產業鏈的韌性正面臨重構，中國半導體產業在先進封裝領域的突圍，亟需尋找一個能夠實現“換道超車”的技術奇點，TGV或許正是一種歷史契機。國家“十四五”規劃及新一代人工智能發展規劃中，對三維集成技術的戰略定調，為國內產業的崛起提供了頂層設計的支撐。

談及此處，安徽華創鴻度的探索頗具樣本意義。作為國內TGV技術研發的先行者之一，華創鴻度并未盲目跟從，而是立足安徽省半導體材料與裝備的產業土壤，聚焦激光誘導刻蝕這一關鍵路徑。其在深寬比20:1通孔量產上的突破，標志著中國企業已具備挑戰國際先進水平的硬核實力。

這種以激光誘導變性、氫氟酸刻蝕為核心的工藝路線，巧妙平衡了高深寬比、側壁質量與制造成本，為國內TGV的產業化探索出了一條可行之路。

但必須清醒地看到，華創鴻度的突破并非孤峰獨秀，而是中國TGV產業鏈協同演進的縮影。從專用玻璃基材的研發，到飛秒激光設備、電鍍填充設備的國產化替代，再到下游AI芯片與射頻器件的驗證應用，一條“材料-設備-工藝-應用”的完整生態鏈正在形成。

這種全鏈條的協同創新，是中國制造業體系優勢的集中體現。

廣闊的應用圖景與隱憂

從產業前景看，TGV技術的應用場景正隨算力革命持續擴容。在AI算力領域，面對E級算與萬億參數大模型訓練芯片對散熱與信號完整性的極致要求，TGV玻璃基板提供了“低損耗、高穩定、強散熱”的物理底座，已成為NVIDIA、AMD等頭部企業高端AI加速器的核心適配方案；在通信領域，其低介電損耗特性適配6G射頻天線需求，在光電共封裝（CPO）領域的應用探索已取得階段性進展；在存儲領域，玻璃基板正被測試應用于下一代HBM4內存封裝，以優化散熱與互連性能。

市場規模預測印證了產業潛力。MarketsandMarkets數據顯示，全球半導體玻璃基板市場規模將從2023年的71億美元增長至2028年的84億美元，其中存儲與邏輯芯片封裝細分領域復合年增長率高達33%。

但樂觀預期背后，我們仍需正視技術與產業化瓶頸。玻璃材質“硬且脆”的物理特性，導致高深寬比通孔批量制造良率控制難度極大；低溫鍵合、玻璃-金屬共晶鍵合等前沿技術尚未成熟，熱膨脹系數匹配問題仍需攻克；玻璃低熱導率帶來的散熱挑戰，以及透明材質專用測試技術的缺失，均是產業化的關鍵障礙。

此外，長期可靠性數據積累（包括機械強度、耐熱循環性與吸濕性等）需要時間驗證，前期設備投入高、量產規模不足也導致單位成本居高不下，這些因素共同構成了TGV技術商業化的“死亡谷”。

TGV技術的崛起，不僅是半導體封裝工藝的一次技術迭代，也是中國半導體產業實現高質量發展、擺脫路徑依賴的戰略抓手之一。未來五至十年，隨著產業鏈協同的深化與工藝瓶頸的逐一突破，TGV有望推動三維集成邁入全新階段。

著眼當下，我們既要為中國企業在TGV領域取得的突破感到振奮，也深知技術趕超之艱難。這是一場持久戰，唯有堅持自主創新、沉下心來做實業、扎扎實實地補齊基礎短板，中國半導體產業方能在這場關乎未來的技術革命中，完成從“跟跑”到“并跑”乃至“領跑”的歷史性跨越。