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搜狐科技《思想大爆炸——對話科學家》欄目第148期,對話華東理工大學教授、博士生導師曾惠丹。
嘉賓簡介:
曾惠丹,華東理工大學教授、博士生導師,瑪麗居里學者。上海電子化學品創新研究院首席研究員、中國硅酸鹽學會理事,主要研究方向為特種玻璃和電子漿料,研究應用于光電子器件、半導體和電子元件的特種鈍化材料/封裝基板和電極漿料。
出品|搜狐科技
作者|張雅婷
編輯|楊 錦
或許很少有人能料到,一種來自日本的布,竟會掐住全球AI芯片巨頭的“咽喉”。
高端電子玻璃纖維布,是芯片基板和印刷電路板不可或缺的核心骨架,由大概100-200 根單絲直徑為4-7微米的玻璃紗股編織而成布后,再與樹脂、銅箔等材料復合,經過圖形蝕刻、鉆孔鍍銅等精密工藝制成。
隨著AI熱潮帶來的AI芯片需求爆發式增長,日東紡生產的高端電子玻璃纖維布供應日趨緊張,甚至陷入“一布難求”的局面。為確保供應穩定,英偉達CEO黃仁勛近日親自登門拜訪日東紡,蘋果公司也正積極向日本政府官員尋求支援。
在這場沒有硝煙的供應鏈戰爭中,日東紡成為了最大贏家。這個成立于1923年的日本企業從棉紡織起家,至今已經有100多年的歷史,目前在高端玻纖布市場壟斷了全球90%以上的份額。
華東理工大學教授、博士生導師、瑪麗居里學者曾惠丹告訴搜狐科技,之所以日東紡能處于壟斷地位,一方面源于其長達40年的領先優勢與專利保護,另一方面則在于其對原材料純度、加工工藝及生產設備等方面的技術壁壘。
此外,芯片基板的認證周期通常長達2至3年,英特爾、三星等頂級客戶不會輕易更換供應商。而電子玻纖行業本身具有投入大、周期長的特點,從籌備到產能爬坡再到良品率提升,往往需要三年以上時間,這也讓許多潛在競爭者望而卻步。
那么,中國在電子玻纖布市場處于什么樣的位置?有何發展機遇?曾惠丹認為,在中低端市場,中國應該是全球第一。但是在最高端的產品,國內更多是技術、論文上突破,或者個別公司測試的性能達到了,但也尚未形成穩定量產能力。
“盡管最近幾年日東紡的主導地位不會改變,但在高端電子玻纖布市場上,中國技術上已經實現了從0到1的突破,未來還是很樂觀的。”
以下為搜狐科技與曾惠丹教授的對話實錄:
搜狐科技:請您用通俗的語言解釋一下什么是玻璃纖維布?主要有哪些種類?
曾惠丹:大家對纖維應該很熟悉,就像拔絲香蕉拔出來的絲一樣,那將一根根玻璃纖維,像織衣服一樣,織成一塊塊的布,就叫玻璃布。
玻璃纖維布有很多種,比如按厚薄、形態,現在大家一般會按功能分類,比如強調低介電性能的低玻纖,代表有日東紡的NE-glass產品;強調高強性能的玻璃纖維,比如風機葉片用的S玻纖;強調低膨脹的纖維,代表有日東紡的T-glass。
搜狐科技:制造生產主要包括哪些環節?
曾惠丹:首先是原料,像低膨脹和低介電玻纖,都包含了高純度的氧化鋁和二氧化硅;第二,由于原料含量高,熔制溫度要求極高,加熱要到1650度,重要部位都要用鉑金材料熔制;第三是拉絲,要通過有小孔的鉑銠合金漏板拉成3到7微米的細絲,這種合金在高溫下才不容易軟化或堵塞;第四,為了防止粘連,會噴浸潤劑做表面處理,因為后面要跟有機材料樹脂復合,需要良好的界面處理。
搜狐科技:玻纖布的成本占比大概多少?
曾惠丹:玻璃纖維在PCB板中的成本大概是10%,現在根據芯片不同,可能占比也存在差異。
搜狐科技:最近,日東紡生產的高端電玻纖布陷入短缺,蘋果和高通這些科技巨頭都在搶購。這種布,在AI芯片里面發揮著什么樣的作用?
曾惠丹:日東紡是玻纖行業的標桿,低介電和低膨脹這兩款玻纖都是最好的。
所謂的低介電,意思是在高頻環境下,介電值越小,信號傳輸速度就越快,那么在高頻高速應用中表現更好,比如AI芯片、微波雷達等,功耗和發熱會很小,可以推動電子設備向更高速、更高頻、高集成化發展,實現低延遲、低損耗、低干擾的傳輸。
低膨脹意思是受熱時的膨脹形變小,日東紡的低膨脹玻纖膨脹系數小于3PPM,普通的窗玻璃大概是8PPM。AI芯片和大算力服務器是24小時、365天運行的,會有熱量產生,正常東西受熱會膨脹形變,導致芯片可靠性無法保證。這種低膨脹的T-glass可以抑制翹曲和形變,對尺寸穩定性極其重要。
搜狐科技:您覺得高端玻纖布短缺的主要原因是什么?
曾惠丹:首先是市場的快速擴張,AI、大數據發展太快,對數據處理要求變高,另外就是存在技術門檻,產量不能快速提升。
搜狐科技:高端玻纖布的技術壁壘能具體說說不?
曾惠丹:第一是纖維粗細的均勻度,如果不均勻會影響介電和機械強度;第二是配方技術;第三是高溫熔制時容易產生氣泡,一旦有氣泡絲就容易斷,電性能也會差。此外,對原料雜質控制極嚴,對生產環境、耐火材料的潔凈度,以及對窯爐的耐高溫要求都很高。比如,做其他玻璃,普通的窯爐能用十年,但做這個溫度高,可能只能用三年。
搜狐科技:國內企業和日東紡的差距主要在哪?
曾惠丹:常規電子布(E玻璃超細紗)差異不大,日東紡在二代LDK/LCTE電子布方面優勢比較明顯。國內最近幾年才突破,日東紡已經量產了40年。國內泰山玻纖、國際復材、南京玻纖院、光遠新材等企業都在做,但還是技術水平有差距,比如國內良品率大概在70%到80%,日東紡在95%以上,在產能方面國內不足日東紡的20%。而且日東紡對中國是限制銷售的,有些牌號不賣給國內企業,所以國家這幾年都在大力支持AI應用場景電子玻纖布市場的發展。
搜狐科技:您覺得國產替代有可能實現嗎?最快什么時候?
曾惠丹:2027年以前高端產能還比較難,但長期來看國產替代是樂觀的。首先技術路線上已經實現了0到1的突破,后續隨著生產的放量,包括與客戶合作粘性的增加,會慢慢起來。此外,石英玻纖也在快速發展,石英纖維介電性能更好,雖然貴且產能還沒上去,但相信也是有發展前景的。但之后在細分市場會有很好表現。
搜狐科技:您覺得未來企業競爭格局會發生什么樣的變化?
曾惠丹:因為日東紡供應很緊張,像英偉達這類芯片企業也不希望被上游供應鏈公司困住,所以都是在支持新公司的成長。我覺得大概五六年后,甚至更短時間,有些細分市場還是會被中國企業占領的。
搜狐科技:AI對高端玻纖布的需求增長趨勢會持續嗎?
曾惠丹:會持續爆發,隨著自動駕駛、工業制造等應用場景的拓展,服務器和芯片需求的增加,玻纖布的需求就會增加。另外,芯片封裝技術也在升級,層數越來越多,需求同樣是持續增長的。
搜狐科技:隨著AI的爆發,您所在的領域迎來了更大的發展機遇?
曾惠丹:材料人的春天來了,以前做玻璃被看作傳統建材,現在發現跟芯片密切相關,大家很有干勁,學生就業也更好了。我們和業界交流時也了解到,像宏和科技、國際復材、泰山玻纖這些公司都在加班加點生產,電子紗板塊目前供不應求。
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運營編輯 |曹倩
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