【AI 浪潮催動(dòng),玻璃基板應(yīng)用持續(xù)深化】
根據(jù) IDC 預(yù)測(cè),全球 AI 服務(wù)器的市場(chǎng)規(guī)模將從2022年的195 億美元增長(zhǎng)至2026年的347億美元,CAGR 達(dá) 15%。在AI算力高增、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的背景下,玻璃基板成為海內(nèi)外龍頭廠(chǎng)商提高芯片性能的主要技術(shù)革新方向。
以英特爾、三星、AMD、蘋(píng)果為代表的龍頭大廠(chǎng)紛紛布局玻璃基板及相關(guān)技 術(shù),玻璃基板有望迎來(lái)廣闊的增長(zhǎng)空間!
基板(Substrate)是將電子元器件集成在一起的物理支撐平臺(tái),通常由絕緣材料制成,起到保障電子元器件穩(wěn)定性和可靠性的作用。當(dāng)前,基板多由金屬、 陶瓷和有機(jī)材料制成。未來(lái),隨著 TGV 等相關(guān)技術(shù)不斷成熟,玻璃材料的脆性和導(dǎo)熱性得以改善,玻璃基板(Glass substrate)將憑借其高尺寸穩(wěn)定性、各向同性的高透光性能和高絕緣性能,成為引領(lǐng)基板發(fā)展的革新力量。
玻璃基板的性能優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn),其下游應(yīng)用得以持續(xù)擴(kuò)展和深化,具體覆蓋了面板、IC 封裝、CMOS、MEMS 等領(lǐng)域。
【玻璃基板性能出色,成為芯片封裝的關(guān)鍵方向】
隨著高性能芯片的發(fā)展,傳統(tǒng)有機(jī)材料基板在高性能芯片的封裝應(yīng)用中呈現(xiàn)出一定的局限性。芯片基板用于固定晶圓切好的晶片,是封裝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵部分。 隨著基板上固定的芯片數(shù)量增加,整個(gè)芯片集成的晶體管總數(shù)也相應(yīng)增多。有機(jī)材料基板加工難度小,生產(chǎn)成本較低,在芯片封裝領(lǐng)域已被應(yīng)用多年。但隨著對(duì)芯片計(jì)算需求的增加,信號(hào)傳輸速度、功率傳輸效率、以及封裝基板的穩(wěn)定性變得尤為關(guān)鍵,有機(jī)材料基板面臨容量的極限。
相較于有機(jī)材料基板,玻璃材質(zhì)的高度平整性有助于提升光刻過(guò)程中的聚焦精度,使得在相同面積內(nèi),玻璃基板上的開(kāi)孔數(shù)量遠(yuǎn)超有機(jī)材料基板。開(kāi)孔數(shù)量之間的間隔小于 100 微米,使得晶片間的互連密度大幅提升。
玻璃基板優(yōu)點(diǎn):
1、玻璃基板的熱穩(wěn)定性降低了芯片斷裂的風(fēng)險(xiǎn),提升了封裝的穩(wěn)定性。
2、玻璃基板電氣性能優(yōu)勢(shì)顯著,有效降低能耗與功率損失。
半導(dǎo)體封裝具備保持電氣特性、保護(hù)芯片、緩和應(yīng)力及調(diào)整尺寸配合四大功能。封裝的核心作用是維持集成電路器件與系統(tǒng)之間的電學(xué)和物理連接。隨著芯片速度的不斷提升和功率的增加,芯片的散熱問(wèn)題變得更加突出。由于芯片鈍化層質(zhì)量的提高,封裝用以保護(hù)電路功能的作用重要性正在下降,但玻璃基板的 推出卻打破了這一發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)上,隨著芯片性能的提升,其發(fā)熱功率會(huì)大幅提升,使得發(fā)熱問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重。但玻璃基板不僅使得晶片間的互聯(lián)密度得到了顯著提升,從而增強(qiáng)了芯片的傳輸效率和計(jì)算能力,還極大地提升了散熱性能, 顯著降低了由于發(fā)熱帶來(lái)的變形或斷裂風(fēng)險(xiǎn)。
此外,玻璃基板的低介電損耗特性有助于更高效的信號(hào)和電力傳輸,在提升芯片性能的同時(shí),降低了信號(hào)傳輸過(guò)程中的功率損耗和能源消耗,提升了芯片的整體運(yùn)行效率。
這些優(yōu)勢(shì)共同作用,使得玻璃基板成為全面提升芯片性能的關(guān)鍵因素,不僅提升了芯片的功能性,還增強(qiáng)了其可靠性和環(huán)境適應(yīng)性,預(yù)示著半導(dǎo)體封裝技術(shù)的新時(shí)代的到來(lái)。
【玻璃基板國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程正當(dāng)時(shí)】
根據(jù) MarketsandMarkets 預(yù)測(cè),全球玻璃基板市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2023年的71億美元增長(zhǎng)到2028年的84億美元,CAGR達(dá)3.5%。美國(guó)康寧(Corning)為玻璃基板行業(yè)絕對(duì)龍頭,全球市場(chǎng)份額占比高達(dá) 48%;旭硝子(AGC)、電氣硝子(NEG)、東旭光電緊隨其后,占比分別為 23%、17%、8%。玻璃基板行業(yè)的壟斷在高世代線(xiàn)尤為突出。在 8.5 代線(xiàn)玻璃基板市場(chǎng),康寧以 29%的市場(chǎng)份額位列全球第一,旭硝子、電氣硝子分別以 24%、21%的市場(chǎng)份額分列二、三位。
玻璃基板國(guó)產(chǎn)替代加速,主要得益于:
1)海外廠(chǎng)商經(jīng)營(yíng)策略調(diào)整帶來(lái)行業(yè)潛在產(chǎn)能缺口。2024 年,受顯示玻璃價(jià)格持續(xù)下滑、能源成本上漲等因素影響,以康寧為代表的玻璃基板行業(yè)龍頭為優(yōu)化自身盈利能力,紛紛采取提價(jià)并控制產(chǎn)能的策略。根據(jù) Omdia 測(cè)算,當(dāng)前全球玻璃基板僅僅維持在供略大于求的水平,一旦廠(chǎng)商發(fā)生輕微事故或突發(fā)訂單激增,玻璃基板供需情況或?qū)⒂?2024 年 Q2 后趨緊,甚至于 Q3 首次出現(xiàn)供不應(yīng) 求的局面。
2)我國(guó)玻璃基板廠(chǎng)商加碼產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)。我國(guó)龍頭廠(chǎng)商京東方、TCL 科技、彩虹股份、東旭光電等在用于顯示領(lǐng)域的高世代玻璃基板產(chǎn)線(xiàn)均有規(guī)劃,彩虹股份、東旭光電 G8.5+/G8.5 代玻璃基板產(chǎn)線(xiàn)已投產(chǎn)。彩虹股份 G8.5+玻璃基板產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能達(dá) 580 萬(wàn)片/年,東旭光電 G8.5 代 TFT-LCD 液晶玻 璃基板產(chǎn)能達(dá) 540 萬(wàn)片/年。
3)國(guó)產(chǎn)玻璃基板具備一定價(jià)格優(yōu)勢(shì)。第一,國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商受相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策補(bǔ)貼。 國(guó)內(nèi)對(duì)于面板產(chǎn)業(yè)鏈的支持力度大,廠(chǎng)商可以獲得一定的政府補(bǔ)助,因此國(guó)產(chǎn)玻璃基板價(jià)格會(huì)顯著低于進(jìn)口的玻璃基板。第二,國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商運(yùn)輸成本低。Modor Intelligence 預(yù)測(cè),2020-2025 年,以中國(guó)為代表的亞太地區(qū)將成為玻璃基板規(guī)模最大、增速最快的市場(chǎng)。憑借先天地理位置優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商就近配套可以降低運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)和成本。
玻璃基板具備多重技術(shù)優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)潛力有望隨 AI 算力高增進(jìn)一步釋放。 受益國(guó)產(chǎn)替代邏輯及下游市場(chǎng)需求激增,國(guó)內(nèi)相關(guān)廠(chǎng)商有望憑借自身技術(shù)積累拓展布局玻璃基板業(yè)務(wù)帶來(lái)成長(zhǎng)新曲線(xiàn)。
我們篩選出以下潛力標(biāo)的
阿石創(chuàng)(300706)公司產(chǎn)品的使用主要是通過(guò)玻璃基板進(jìn)行鍍膜和材料沉積以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體和光學(xué)性能。
賽微電子(300456)公司擁有目前業(yè)界領(lǐng)先的 TSV 絕緣層工藝和制造平臺(tái),已研發(fā)出包括深反應(yīng)離子刻蝕等在內(nèi)的 100 余項(xiàng) MEMS 核心國(guó)際專(zhuān)利,相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)可以推廣移植至 2.5D 和 3D 晶圓級(jí)先進(jìn)集成封裝平臺(tái),可以為實(shí)現(xiàn)功能化晶圓級(jí)封裝和三維集成提供保障。
光力科技(300480)公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體切割劃片機(jī)廣泛應(yīng)用于集成電路、功率半導(dǎo)體器件、MiniLED、傳感器等多種產(chǎn)品,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硅、碳化硅、氮化鎵、砷化鎵、藍(lán)寶石、陶瓷、水晶、石英、玻璃等多種材料的劃切。使用玻璃基板的先 進(jìn)封裝在芯片熱穩(wěn)定性、散熱能力、互聯(lián)密度等方面具有優(yōu)勢(shì),該技術(shù)的發(fā)展也會(huì)逐步催生出更多的應(yīng)用場(chǎng)景以及更高的封裝環(huán)節(jié)的價(jià)值增量。
參考資料:
東方證券-電子行業(yè)深度報(bào)告:先進(jìn)封裝持續(xù)演進(jìn),玻璃基板大有可為.pdf
東吳證券-電子行業(yè)深度報(bào)告:GB200 引領(lǐng)算力提升,玻璃基板成為芯片封裝競(jìng)爭(zhēng)新熱點(diǎn).pdf
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