過去兩年,玻璃基板逐漸成為半導體行業中被反復提及的關鍵詞之一。
從英特爾、英偉達、三星、SKC到臺積電,一眾產業巨頭相繼加碼布局。梳理這條賽道的參與者與技術路徑不難發現,它們幾乎都將目標鎖定在算力與存儲方向。無論是面向 AI 集群的先進封裝,還是圍繞 HBM 展開的下一代載板方案,行業資源與關注度都在向大算力芯片這片高地集中。據近期報道,三星電機繼博通之后,再度向蘋果公司提供玻璃基板樣品,旨在取代傳統有機材料基板。
相比之下,承擔無線通信核心功能的射頻器件,卻長期處于玻璃基技術版圖的邊緣地帶。
背后原因并不復雜。算力與存儲芯片發熱量巨大、基板堆疊層數更多,亟需新型材料替代傳統樹脂載板;同時這類芯片單體價格高,能夠承載產業轉型帶來的短期成本上升。而射頻芯片尺寸更小、形態更分散,且對成本更為敏感。將射頻芯片與玻璃基板結合,需要克服更多難點。把玻璃基板從算力場景遷移至射頻領域,并非簡單的材料替換,而是需要從材料工藝到芯片架構的一整套體系重構。在過去,這樣的體系并不存在,也無人真正完成搭建。
然而,轉折正在發生。
4 月 17 日,在蘇州舉辦的第二屆玻璃基板封裝與 TGV 技術研討會暨 IC 載板與先進封裝技術產業鏈高峰論壇上,來自寧波的電波微訊通信技術有限公司(dBvision)帶來了題為《全球首款玻璃基射頻前端模組,從“空中樓閣”走進“尋常百姓”》的報告,并同步發布了首款量產玻璃基射頻芯片產品,該款芯片由電波微訊負責產品定義和研發設計,廈門云天半導體代工生產,由多層RDL互聯+巨量TGV陣列構成,雙方深度合作,顯現設計與代工的協同效應。產品已獲訂單數量超千萬顆。
這場報告的意義不止于一款產品的亮相,更在于其標志著玻璃基射頻芯片正式邁出從概念走向產業化的關鍵一步。
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(圖片由電波微訊提供)
當通信系統遇上材料極限
在談及玻璃基板前,我們不妨先回顧下射頻前端技術在發展進程中所遭遇的窘境以及未來要面對的挑戰。
性能挑戰
移動通信每一次迭代,都對射頻前端模組提出更為苛刻的要求。2G 時代,手機射頻前端工作頻率約 1.9GHz;5G 時代,蜂窩通信頻率上限為 Sub-6GHz。而隨著 6G 時代到來,FR3 頻段(7–24GHz)的啟用已是大勢所趨,蜂窩通信中心頻率已升至 15GHz 以上。低軌衛星互聯網的普及,也將衛星通信頻率從 5G 時代的 L/S 波段(1.6GHz/2.1GHz)推向更高的 Ku/Ka 波段(12–18GHz/26.5–40GHz)。
頻率提升不僅帶來更大帶寬紅利,也帶來幾乎等比例放大的設計挑戰。高頻下信號在襯底介質中的損耗急劇增加,熱量積累更集中,而通信終端對模組尺寸的容忍度卻在同步收窄。
與此同時,從 2G 到 5G,射頻前端從分立元件向高集成模組演進,功率放大器、低噪聲放大器、濾波器與開關被整合進愈發緊湊的封裝空間。據電波微訊的大會報告顯示,當前集成度最高的射頻模組 L-PAMiD,內部器件數量已超過 70 顆。集成度需求持續提升,尺寸卻要求不斷縮小,這一矛盾迫使芯片設計企業不斷做出取舍。
玻璃襯底近乎完全絕緣的特性,為高頻、高速、高帶寬通信場景提供了顯著優勢。相較于傳統樹脂基板在 10GHz 以上頻段的表現,玻璃襯底的介質損耗因子低約一個數量級。因此,絕緣性更優、平整度更高、表面更光滑的玻璃襯底及其金屬導線,才是未來 6G 芯片信息傳輸的 “高速公路”。
可靠性挑戰
更低的損耗不只是指標更優,更關鍵的是能保障高頻通信鏈路在極限工況下的穩定性。例如衛星通信下行鏈路,需在幾百公里至幾萬公里的距離上維持信號質量,這種穩定性是設計的核心前提。
再看熱膨脹系數問題,它對產品全生命周期可靠性影響顯著。樹脂基板的 CTE 約為 8–14ppm/℃,玻璃約為 3.2ppm/℃,后者與硅芯片(3.0ppm/℃)的熱膨脹特性更為匹配。
封裝體每經歷一次溫度循環,都會產生熱機械應力。CTE 失配程度越高,界面處積累的應力越大,bump crack 風險顯著上升,長期可靠性越難保證。
玻璃基板的這一優勢,在普通消費電子中可提升產品耐用性;而在車規通信、衛星通信組件等需承受極端溫差的場景中,則直接關系到產品能否通過認證、能否在軌長期穩定工作。
集成度挑戰
玻璃基板還有一個直觀優勢 —— 尺寸。玻璃襯底適配半導體加工工藝,可在基板內部直接集成電容、電感、濾波器等無源器件,無需再依賴傳統方案中大量分立阻容感物料。同時,其金屬布線的線寬、線距精度與布線密度,較傳統樹脂基板提升 10 倍以上。
電波微訊實測數據顯示,玻璃集成射頻前端模組與傳統 “樹脂基板 + 塑封” 方案相比,面積縮小約 55%,厚度減少約 30%—— 模組厚度從 0.75mm 降至 0.55mm。
對于折疊屏手機、超薄終端、智能穿戴等對尺寸與厚度要求極高的產品而言,這一優化不僅讓整機設計更靈活,也為產品形態創新帶來了新可能。
綜合來看,玻璃基板對射頻領域的意義,并非在原有設計框架內做擠牙膏式更新,而是提供了一種全新的底層能力,是一種顛覆式創新。
它可以同時優化性能、尺寸與可靠性,不再需要在三者之間反復妥協。這種系統性突破,是傳統集成方案即便持續優化也難以實現的。
此外,供應鏈層面的優勢同樣不容忽視。傳統 5G 射頻前端模組完整供應鏈涉及約 9 家供應商,涵蓋阻容感、砷化鎵芯片、樹脂基板、封裝測試等多個環節;而玻璃集成方案可將供應商數量壓縮至 4 家。在當前全球供應鏈充滿不確定性的背景下,這一優勢的戰略價值愈發突出。
射頻芯片行業正迫切尋求新一代集成材料,而玻璃襯底,無疑是當下最為契合的理想方案。
一家專注于玻璃基射頻的企業
正是在這樣的背景下,2024 年 12 月成立于寧波的電波微訊通信技術有限公司,實現了首款玻璃基射頻芯片產品量產。
與其他企業相比,電波微訊的獨特之處在于選擇玻璃基板與射頻芯片深度結合,從底層材料入手,從根本上解決性能、尺寸、可靠性與成本之間的矛盾。底層材料的變革,帶來上層設計方法與產品形態的革新,最終為客戶實現用戶體驗的跨越式提升。
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(圖片由電波微訊提供)
事實上,玻璃基射頻前端的開發需要的是協同設計而非分段分工:芯片架構必須為玻璃集成而調整,無源器件設計必須適配玻璃基板工藝特性。例如,濾波器的集成方式必須與整體封裝形態統一規劃。
這種協同貫穿于電波微訊產品設計的各個層面。其團隊在玻璃基射頻前端模組開發中,強調有源器件與無源器件協同設計,并在此基礎上實現芯片架構自適應調整,將濾波器芯片以裸芯片形式直接集成入玻璃基板。最終形成的并非簡單將現有芯片遷移至玻璃基板的方案,而是一套為玻璃集成重新定義的射頻前端模組。
電波微訊的GlassRadio?技術平臺,已經誕生了26件發明專利,覆蓋從材料到工藝、到芯片設計、到封裝設計的全鏈條,其中5件通過PCT申請進入美國、歐洲、日本、韓國、印度等國家和地區,這也在一定程度上勾勒出公司的技術版圖——從基于TGV的三維螺旋結構電感到玻璃基雙面增層布線LGA互連基板,從濾波器裸芯片集成到功率檢測型Doherty功率放大器,每一件專利都指向玻璃集成在通信領域的具體展開。
從驗證到商業化的關鍵跨越
新技術路線的商業價值,終究要靠量產產品來印證。而電波微訊通過兩個關鍵節點,完成了從工程可行性驗證到規模化落地的跨越。
第一個關鍵節點,是公司成立半年后的2025年中完成的5G Sub-6GHz射頻前端收發模組驗證。該階段,電波微訊成功流片全球首片玻璃基5G射頻模組晶圓,包括砷化鎵芯片和SOI芯片,有力證明了玻璃集成工藝在射頻應用場景下的工程可行性。在傳統技術路線中,該5G模組需要3顆芯片和36顆阻容感、濾波器等無源器件,而電波微訊公司采用獨有的GlassRadio?集成技術,全模組不使用任何無源器件即可完成同等功能的模組,而且參與其中的供應商數量也由8個減少到3個,除了簡化封裝工序、降低封裝成本外,同時也降低產品交付風險外,也大大減輕了公司的運營壓力。
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(圖片由電波微訊提供)
第二個關鍵節點,則是2026年第二季度實現量產的無線圖傳與視傳芯片。這款芯片的性能對比極具說服力:模組面積在比海外競品多集成濾波器功能的情況下,由傳統方案的9平方毫米縮減至4平方毫米,功能增加,面積卻縮小達55%;在飽和功率、線性功率、功耗、諧波抑制等核心射頻指標上,均全面超越現有方案。該產品集成了射頻PA、低噪聲放大器LNA、射頻開關和SAW濾波器,以及精密的匹配網絡,整個模組無一顆阻容感物料及其他IPD器件,真正做到了麻雀雖小,五臟俱全。
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(圖片由電波微訊提供)
從技術驗證到量產落地,電波微訊已成功邁過新技術商業化最為關鍵的門檻,推出首款經受市場檢驗的落地產品。
量產標志著真正進入商業階段,也為后續產品線的延展建立了工程基礎。根據電波微訊創始人宣凱博士的介紹,其當前規劃中的玻璃基射頻產品覆蓋三個主要方向:蜂窩通信方向,針對5G+系列模組持續推進,集成度進一步提升,直接探索超薄智能終端的物理空間極限,該系列產品2026年6月份推出;衛星通信方向,面向L/S頻段的終端上行模組、星載下行模組、以及Ku/Ka頻段的相控陣單元相繼列入開發計劃,覆蓋地面終端與星上設備兩端,該系列產品2026年7月份推出;穿戴通信方向,更輕薄的集成方案將配合智能手表、智能眼鏡等新形態設備的快速滲透,產品推出時間節點預計在2026年三季度末。
這些方向對應的恰是當前通信市場中技術需求最迫切、性能瓶頸最突出、玻璃基方案優勢最為顯著的幾個應用場景(超薄、超小、超可靠)。從單一量產產品向多條產品線延伸的過程,也是一家公司從特定產品供應商走向平臺能力提供商的過程。據創始人宣凱介紹,公司成立16個月,已完成數千萬元融資,不僅為眼前的量產備貨保駕護航,也為即將推出的5G+模組和星地衛星通信芯片產業化積草囤糧,在投融資冰點的環境下,也側面反映出資本市場對于原創性技術的認可。
變革:產業鏈重構
玻璃基射頻芯片的商業化,對更大的產業生態意味著什么?
從英特爾的率先入局,到三星、英偉達、臺積電、AMD等企業聞風而入,用玻璃材料取代有機基板正成為業內共識。但在算力與存儲領域,這場轉變更多是封裝格局的演變,芯片設計本身與基板材料的耦合并不深。
射頻場景則截然不同,正如宣凱博士所強調的,玻璃集成射頻前端要求設計與工藝在芯片層面深度融合,這意味著單純的封裝廠或單純的芯片設計公司都難以獨立完成這一轉變。
從設計角度看,電波微訊的GlassRadio?集成技術將射頻芯片設計,從傳統技術的Lab Tuning方式變為真正Chip Design,通過精準建模,依托強大的算力代替實驗室手工調試,大大提高了研發效率,并簡化了產品BOM結構;從供應鏈角度看,該技術將傳統模組中分散于8~9家供應商的環節收攏為3~4家,重新定義了價值鏈的分布。原有方案中,阻容感器件、IPD器件、聲學濾波器芯片及封裝等各類分立元件分別由不同專業供應商提供,每一個環節都是價值節點,也都是交付風險點。玻璃基的整合邏輯打破了這種分散結構,將更多附加值集中在掌握材料工藝與協同設計能力的企業手中。
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(圖片由電波微訊提供)
YOLE Group預測,到2030年,6G、商業航天通信、算力中心通信與機器通信合計市場規模將超過1000億美元。這個數字所指向的未來通信基礎設施,無論是低軌衛星星座的相控陣終端,還是AI時代機器間實時交互的無線鏈路,都對射頻前端的性能、集成度和可靠性提出了現有方案難以完全滿足的要求。
對于電波微訊而言,率先在射頻賽道驗證這條技術路徑的意義,不僅在于產品本身,更在于提前進入一個可能重構的產業體系,在新格局形成之前完成技術與市場的雙重積累。此次量產的玻璃基射頻芯片僅僅是試水的魚池,真正星辰大海是在更高功率、更高頻率、更高集成度的6G通信和低軌衛星互聯網通信。
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(圖片由電波微訊提供)
從第一片驗證晶圓到首批量產芯片,從5G模組到衛星通信前端,電波微訊走的這條路,是在用產業化的成果替代概念層面的想象。玻璃基射頻的故事,剛剛翻過開篇,隨著未來玻璃基板從小尺寸晶圓向大尺寸面板的產業化推進,芯片產出率大幅提升、成本大幅下降,GlassRadio?技術驅動的通信芯片將愈顯競爭優勢,必將與算力芯片、存儲芯片形成三駕馬車共同引領玻璃基板產業發展的新局面。
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