引領TGV技術創(chuàng)新，國內激光企業(yè)領航先進封裝新風向

在全球半導體技術迅猛發(fā)展的今天，先進封裝技術成為推動行業(yè)進步的關鍵力量，而玻璃基板已成為重塑產(chǎn)業(yè)格局、決定未來勝負的重要戰(zhàn)場之一。作為全球領先的激光精密微納加工裝備制造商，帝爾激光宣布其玻璃通孔激光設備已經(jīng)在小規(guī)模生產(chǎn)中得到應用。

玻璃基板來襲，TGV成為核心挑戰(zhàn)

人工智能、數(shù)據(jù)中心、自動駕駛汽車、5G等高性能計算技術正推動新一輪半導體增長周期。高性能計算的應用場景不斷拓寬，對算力芯片性能提出更高要求，在物理瓶頸拖慢摩爾定律步伐的情況下，先進封裝與晶圓制造技術相結合可以滿足計算能力、延遲和更高帶寬的要求，成為后摩爾時代集成電路技術發(fā)展的一條重要路徑，重要性與日俱增。

在先進封裝浪潮中，隨著對更強大計算的需求增加，半導體電路變得越來越復雜，信號傳輸速度、功率傳輸、設計規(guī)則和封裝基板穩(wěn)定性的改進將至關重要。當前主流采用的塑料基板（有機材料基板）很快就會達到容納的極限，特別是它們的粗糙表面，會對超精細電路的固有性能產(chǎn)生負面影響；此外，有機材料在芯片制造過程中可能會發(fā)生收縮或翹曲，導致芯片產(chǎn)生缺陷。隨著更多的硅芯片被封裝在塑料基板上，翹曲的風險也會增加。

與有機基板相比，玻璃基板憑借其卓越的平整度、絕緣性、熱性能和光學性質，為需要密集、高性能互連的新興應用提供了傳統(tǒng)基板的有吸引力的替代方案，開始在先進封裝領域受到關注。去年來，英特爾、三星等先后宣布了在玻璃基板技術上的投資和布局，英偉達、AMD、蘋果等大廠也均表示將導入或探索玻璃基板芯片封裝，使得該技術一躍成為半導體市場最受關注的焦點。

先進封裝中2.5D和3D IC集成方案是實現(xiàn)下一代性能要求和適用于商業(yè)產(chǎn)品的關鍵組成部分，超高密度的I/O連接可利用中介層實現(xiàn)，最突出和最廣泛使用的中介層類型之一是硅通孔——TSV中介層。而在玻璃基板中，同樣通過高密度的通孔來提供垂直電連接，它們被稱為玻璃通孔(TGV) ，形成高質量、高密度的TGV通孔對于中介層至關重要。

TGV成孔技術需兼顧成本、速度及質量要求，挑戰(zhàn)在于其需要滿足高速、高精度、窄節(jié)距、側壁光滑、垂直度好以及低成本等一系列要求。多年以來，業(yè)界及學界許多研究工作都致力于研發(fā)低成本、快速可規(guī)?；慨a(chǎn)的成孔技術。一般而言，TGV可利用噴砂法、光敏玻璃法、聚焦放電法、等離子刻蝕法、電化學法、激光誘導刻蝕法等技術進行成孔制作。

截至目前，激光誘導刻蝕優(yōu)勢明顯且已獲應用，有望在成孔技術中脫穎而出，使得激光刻蝕設備成為成孔工藝核心設備之一。

搶占先機，帝爾激光落子TGV技術

帝爾激光自2008年成立以來，一直致力于激光技術的研發(fā)與創(chuàng)新，在光伏、新型顯示和集成電路等泛半導體領域提供一體化的激光加工綜合解決方案。目前，公司的激光加工技術已廣泛應用于PERC、TOPCon、IBC、HJT、鈣鈦礦等高效太陽能電池及組件等領域，核心產(chǎn)品綜合全球市占率長期保持在80%以上。其PERC激光消融、SE激光摻雜等技術直接推動了第二輪光伏產(chǎn)業(yè)升級，針對正在進行的第三輪光伏產(chǎn)業(yè)升級，也已經(jīng)推出BC微刻蝕、PTP激光轉印、TCSE激光一次摻雜、LIF激光誘導燒結、組件封裝整線等多款關鍵新型裝備。

在新型顯示領域，帝爾激光發(fā)揮激光技術在薄膜材料、硬脆透明材料和特殊薄金屬材料等方面的優(yōu)勢，推出了OLED/MiniLED激光修復、MicroLED激光巨量轉移、激光巨量焊接等裝備。在集成電路領域，帝爾激光聚焦第三代半導體、先進封裝等技術發(fā)展與革新需求，瞄準半導體領域關鍵需求和核心問題，開發(fā)多款先進半導體激光技術，推出了TGV激光微孔、IGBT/SiC激光退火、晶圓激光隱切等裝備。

帝爾激光深耕激光加工領域多年，始終堅持原始創(chuàng)新，探索激光技術應用“無人區(qū)”。2023年，帝爾激光研發(fā)費用達2.51億元，營收占比達15.58%，同比2022年增長超過90%。2024年一季度，研發(fā)費用為6996萬元，相比去年同期增幅超60%。

在技術實力的加持下，2023年，公司實現(xiàn)營業(yè)收入16.09億元，同比增長21.49%；歸母凈利潤4.61億元，同比增長12.16%。2024年一季度，公司實現(xiàn)營業(yè)收入4.50億元，同比增長29.60%；歸母凈利潤1.35億元，同比增長44.48%。

洞察到TGV技術在先進封裝市場中的重要地位，以及其在實現(xiàn)高性能計算封裝中的關鍵作用，帝爾激光緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢，已于2022年實現(xiàn)首臺TGV玻璃通孔激光設備出貨。

帝爾激光主要聚焦于“激光誘導改質+化學蝕刻”的方式，在玻璃內部形成巨量通孔結構，為后續(xù)的金屬化工藝實現(xiàn)提供條件，主要應用場景包括玻璃封裝基板、Mirco LED基板、IPD集成無源器件、MEMS轉接板、微流控器件、其他玻璃微結構等，支持石英、硼硅、鈉鈣、鋁硅等多種不同玻璃材質，可根據(jù)需求在基板上實現(xiàn)圓孔、方孔、埋孔、通孔以及微槽等多形態(tài)工藝。

圖：100:1深徑比玻璃通孔

帝爾激光推出的TGV設備通過激光加速可控蝕刻LACE(Laser Accelerated Controlled Etching)技術，利用超高峰值功率密度整形后的激光束，瞬間作用在透明材料內部形成微小的激光改質通道，再基于改質與非改質區(qū)域的異向腐蝕速率特性，化學蝕刻形成一定深徑比、形貌可控的通孔。在深孔特性方面，最大深徑比達到100:1，最小孔徑≤5μm，最小孔間距≤10μm。

圖：ThruGlas LA-300

圖：ThruGlas LA-510

該系列設備包括ThruGlas LA-300和ThruGlas LA-510兩個平臺，LA-300適用于晶圓級封裝，支持4-12寸圓片或方片；LA-510適用于板級封裝，最大支持650*650mm基板。

TGV產(chǎn)業(yè)靜待起飛，生態(tài)建設是重中之重

在AI高性能芯片需求的推動下，玻璃基板封裝被寄予厚望。據(jù)Prismark統(tǒng)計，預計2026年全球IC封裝基板行業(yè)規(guī)模將達到214億美元，而隨著英特爾等廠商的入局，玻璃基板對硅基板的替代將加速，預計3年內玻璃基板滲透率將達到30%，5年內滲透率將達到50%以上。顯然，盡管玻璃基板被行業(yè)巨頭認為是半導體封裝游戲規(guī)則的改變者，當前仍處于早期階段，要實現(xiàn)從小規(guī)模示范盡快向大批量制造平穩(wěn)過渡，需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的共同前進。

縱觀行業(yè)格局，目前全球玻璃基板市場高度集中，核心技術、高端產(chǎn)品仍掌握著國外先進企業(yè)中。News Channel Nebraska Central 2022年數(shù)據(jù)顯示，美國是最大的TGV晶圓市場，擁有約46%的市場份額，歐洲緊隨其后，約占25%的市場份額。在TGV晶圓市場的主要參與者中，康寧、LPKF、Samtec、Kiso Micro、Tecnisco等全球前五名廠商占有率超過70%。

值得注意的是，國內在玻璃基板封裝領域勢頭迅猛，技術發(fā)展和產(chǎn)能增速高于全球平均水平。有數(shù)據(jù)預測，在2024年至2026年期間，國內將擁有超過160萬片/月的玻璃晶圓設計產(chǎn)能。

據(jù)悉，帝爾激光TGV設備目前已經(jīng)實現(xiàn)小批量訂單，同時有多家客戶在打樣試驗。未來，帝爾激光將繼續(xù)提升TGV激光通孔設備的性能指標，積極推進相關技術迭代升級以響應更高的產(chǎn)業(yè)需求。與此同時，公司也將繼續(xù)攜手行業(yè)伙伴，共同推動半導體封裝技術的創(chuàng)新與發(fā)展，在全球半導體市場上發(fā)揮更加重要的作用。