（來源：麻省理工科技評論）
人造玻璃的歷史已有數千年，但它即將走進 AI 芯片領域，被用於全球最新、最大的數據中心。
今年，一家名爲 Absolics 的韓國公司計劃啓動特殊玻璃面板的商業化生產，這種面板旨在讓下一代計算硬件更強大、更節能。包括 Intel 在內的其他公司也在積極推進這一領域。如果一切順利，這種玻璃技術可以降低 AI 數據中心所用高性能計算芯片的能耗需求，並且隨着生產成本的下降，最終也有望惠及消費級筆記本電腦和移動設備。
這種技術的核心思路是將玻璃用作基板——也就是連接多個硅芯片的那一層材料。這種“封裝”方式在計算硬件製造中越來越流行，它允許工程師將針對特定功能設計的專用芯片組合成一個整體系統。但這種方式也面臨挑戰：高負荷運轉的芯片會產生大量熱量，導致基板發生物理翹曲。翹曲會造成元件錯位，還可能降低芯片散熱效率，進而導致損壞或提前失效。
“隨着 AI 工作負載激增和封裝尺寸擴大，行業正在面對非常現實的機械限制，這些限制影響着高性能計算的發展方向，”芯片設計公司 AMD 的高級研究員迪帕克·庫爾卡尼（Deepak Kulkarni）表示，“其中最根本的問題之一就是翹曲。”
玻璃正是在這一環節發揮作用。與現有基板相比，玻璃能更好地承受額外的熱量，還能幫助工程師繼續縮小芯片封裝尺寸，從而使芯片更快、更節能。庫爾卡尼表示，玻璃“讓封裝面積的持續擴展成爲可能，而不會撞上機械極限的天花板”。
這一轉變正在加速推進。Absolics 已在美國建成一座專門生產先進芯片玻璃基板的工廠，預計今年開始商業化生產。美國半導體制造商 Intel 也在推動將玻璃納入下一代芯片封裝，其研究帶動了芯片封裝供應鏈中其他公司的投入。韓國和中國的企業是早期採用者之一。“從歷史上看，這並非半導體封裝領域首次嘗試採用玻璃，”市場研究公司 Yole Group 的高級技術與市場分析師比拉爾·哈謝米（Bilal Hachemi）表示，“但這一次，生態系統更加成熟和廣泛，行業對玻璃技術的需求也更加迫切。”
脆弱卻強大
自 1990 年代以來，芯片封裝一直依賴有機基板，例如玻璃纖維增強環氧樹脂。但電化學方面的複雜性限制了設計師在基板上鑽孔的間距，這些孔用於在芯片與系統其餘部分之間建立銅塗層的信號和電源連接。芯片設計師還必須考慮有機基板在芯片加熱和冷卻過程中發生的不可預測的收縮和變形。“大約十年前，我們意識到有機基板將會遇到一些瓶頸。”Intel 先進封裝副總裁拉胡爾·馬內帕利（Rahul Manepalli）介紹道。
玻璃有望克服其中許多限制。馬內帕利表示，玻璃的熱穩定性可以讓工程師實現每毫米 10 倍於有機基板的連接密度。憑藉更密集的連接，Intel 的設計師可以在相同封裝面積內多裝入 50% 的硅芯片，從而提升計算能力。更密集的連接還能爲向芯片供電的銅線提供更高效的佈線路徑。而玻璃更高效的散熱特性，也使得芯片設計能夠降低整體功耗。“玻璃核心基板的優勢是毋庸置疑的，”馬內帕利說，“很明顯，這些優勢將推動行業儘早實現這一目標，而我們希望成爲最先做到的公司之一。”
不過，使用玻璃也帶來了獨特的挑戰。首先，玻璃很脆。馬內帕利介紹，用於數據中心芯片封裝的玻璃基板由厚度僅約 700 微米到 1.4 毫米的面板製成，這使它們容易開裂甚至碎裂。Intel 和其他機構的研究人員花了多年時間，摸索如何利用其他材料和專用工具將玻璃面板安全地整合進半導體制造流程。
馬內帕利表示，Intel 的研發團隊目前已能穩定地製造玻璃面板，並持續產出集成了玻璃的測試芯片封裝。2025 年初，他們展示了一款搭載玻璃核心基板的功能設備，成功啓動了 Windows 操作系統。相比早期測試階段每隔幾天就要碎掉幾百塊玻璃面板的情況，這已是巨大的進步。
半導體制造商已經在更有限的用途中使用玻璃，例如作爲硅晶圓的臨時支撐結構。但獨立市場研究機構 IDTechEx 估計，玻璃基板擁有龐大的市場空間，有望將半導體領域的玻璃市場從 2025 年的 10 億美元推升至 2036 年的 44 億美元。
如果玻璃基板得到廣泛採用，還可能帶來額外的好處。玻璃可以做到驚人的光滑程度，比有機基板光滑 5000 倍。IDTechEx 的研究分析師何曉溪（Xiaoxi He）表示，這將消除金屬層沉積到半導體上時可能產生的缺陷。這類缺陷會惡化芯片性能，甚至導致芯片完全報廢。
玻璃還有望加速數據傳輸。這種材料可以引導光信號，這意味着芯片設計師可以利用它在基板中直接構建高速信號通路。AMD 的庫爾卡尼表示，玻璃“在節能型 AI 計算的未來中蘊含巨大潛力”，因爲基於光的系統傳輸信號所消耗的能量遠低於目前在封裝內芯片之間傳遞信號所使用的“高耗能”銅通路。
面板轉向
玻璃封裝的早期研究始於 2009 年，發端於佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的 3D 系統封裝研究中心。該大學後來與 Absolics（韓國化學品和先進材料公司 SKC 的子公司）建立了合作關係。SKC 於 2024 年在佐治亞州卡溫頓（Covington）建造了一座用於生產玻璃基板的半導體設施，Absolics 與佐治亞理工學院的玻璃基板合作項目同年獲得了兩筆撥款，合計 1.75 億美元，資金來源是拜登總統執政期間設立的美國政府“CHIPS for America”計劃。
目前 Absolics 正在邁向商業化，計劃今年開始爲客戶小批量生產玻璃基板。佐治亞理工學院的研究工程師 Yongwon Lee 表示，Absolics 在玻璃基板商業化方面處於領先地位。Yongwon Lee 未直接參與與 Absolics 的商業合作。
Absolics 表示，其工廠目前的最大產能爲每年 12,000 平方米玻璃面板。據 Yongwon Lee 估算，這一產量足以爲 200 萬到 300 萬個 Nvidia H100 GPU 尺寸的芯片封裝提供玻璃基板。
但 Absolics 並非孤軍奮戰。Yongwon Lee 表示，包括三星電子（Samsung Electronics）、三星電機（Samsung Electro-Mechanics）和 LG Innotek 在內的多家大型製造商，在過去一年中“顯著加速”了玻璃封裝的研發和試生產工作。“這一趨勢表明，玻璃基板生態正在從單一先行者走向更廣泛的產業競賽”他說。
其他公司則轉向在玻璃基板供應鏈中扮演更專業化的角色。2025 年，生產電連接器和電子產品鋼化玻璃的 JNTC 公司在韓國建立了一座工廠，月產能爲 10,000 塊半成品玻璃面板。這些面板已包含用於垂直電連接的鑽孔和覆蓋玻璃表面的薄金屬層，但仍需額外的製造工序才能安裝到芯片封裝中。
去年，這座韓國工廠開始接受訂單，向專業基板公司和半導體制造商供應半成品玻璃。該公司計劃在 2026 年擴大工廠產能，並於 2027 年在越南新增一條生產線。這些產業動態表明，玻璃基板技術正在以極快的速度從原型走向商業化，衆多科技企業正在押注玻璃將成爲計算和 AI 未來發展的基礎。
原文鏈接：
https://www.technologyreview.com/2026/03/13/1134230/future-ai-chips-could-be-built-on-glass/
