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title: "AI半導體基板結構與玻璃基板轉用條件"
locale: zh-hant
category: trends
category_name: "趨勢"
translation_status: reviewed
license: cc_by
author: "injoys"
source_url: https://injoys.com/en/articles/ai-semiconductor-substrate-glass-transition
published_at: 2026-09-08T23:39:04+09:00
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# AI半導體基板結構與玻璃基板轉用條件

> AI半導體基板是連接小晶片與HBM之間訊號及電力的效能元件。本文分別說明FC-BGA、高多層PCB、MLCC與玻璃基板的作用及商用化條件。

## Key Points

- FC-BGA是連接晶片與系統板的封裝基板。
- 高多層PCB在系統層級連接多個封裝與元件。
- 玻璃基板的優點是平坦度與尺寸穩定性，但良率與加工性仍是挑戰。
- CPO無須玻璃基板也能實現，因此兩項技術的採用時點可能不同。
- 進行投資判斷時，應分別確認開發公告、客戶認證、量產及營收。

AI 半導體基板是連接小晶片與 HBM，並分配電力與訊號的效能元件。FC-BGA 與高多層 PCB 已投入使用，但玻璃基板仍有待驗證量產性。投資判斷必須區分技術可行性與實際營收。

技術基準文件：Intel Newsroom 的玻璃基板公告；發布時間與後續時程請查閱各企業最新公告

## 基板在 AI 半導體中扮演的角色

基板不只是一塊固定晶片的板材，還提供電氣連接網路。訊號路徑與電力網路也形成於基板內部。封裝尺寸與佈線密度會影響系統效能。

AI 加速器並非只由 GPU 或專用運算晶片構成。HBM 與輸入輸出小晶片也會在近距離內連接。異質整合會將採用不同製程的晶片整合於單一封裝中。

小晶片是將大型單一晶片拆分為多個功能區塊的方法。並非所有小晶片都會自動改善成本或良率。還必須將介面與封裝成本一併計算。

基板負責的功能如下。

- 晶片與晶片之間的高速訊號連接
- 穩定分配電源與接地
- 支援晶片所產生熱量的傳導路徑
- 連接不同尺寸與間距的端子
- 將封裝以機械方式固定於系統板

## FC-BGA 與 ABF 的精確區分

FC-BGA 是廣泛用於高效能晶片的封裝結構。晶片透過凸塊，以翻轉狀態與基板連接。基板下方的焊球則與系統板連接。

ABF 並不代表 FC-BGA 本身。ABF 是用於細微佈線層的一類增層絕緣材料。因此，在所有語境中將 FC-BGA 與 ABF 基板視為同義詞並不精確。

AI 用封裝可能需要大面積與大量輸入輸出。層數與佈線密度提高時，製造難度也會上升。不過，是否供應短缺會因時期與規格而異。

## 高多層 PCB 與封裝基板比較

兩種基板的安裝位置與佈線精度不同。FC-BGA 位於半導體裸晶正下方。高多層 PCB 則以系統為單位連接多個封裝與元件。

| 分類 | FC-BGA 封裝基板 | 高多層 PCB·MLB | 玻璃芯基板·中介層 |
|---|---|---|---|
| 主要位置 | 半導體裸晶與系統板之間 | 伺服器與網路設備的主機板 | 封裝內部或中間連接層 |
| 主要作用 | 細間距轉換與訊號、電力連接 | 封裝與連接器的系統連接 | 確保大面積細微佈線與尺寸穩定性 |
| 代表性課題 | 細微佈線、翹曲、良率 | 層間對位、訊號損耗、鑽孔加工 | 破裂、玻璃通孔、金屬附著、良率 |
| 市場階段 | 商業量產 | 商業量產 | 開發、試產、客戶認證並存 |
| 確認指標 | 產品規格與稼動率 | 高多層營收占比與客戶認證 | 試產良率與量產客戶取得情況 |

MLB 是指多層印刷電路板的廣義用語。並非所有 MLB 都是 AI 伺服器用高附加價值產品。也很難僅憑層數判斷產品難度與獲利能力。

在高速訊號方面，材料與疊層結構會共同產生作用。還必須確認插入損耗與阻抗控制。連接器與導通孔結構也會改變整體效能。

## MLCC 與基板的關係

MLCC 並非基板，而是被動電子元件。它會儲存電荷，以緩和瞬間電壓變化。在處理器周邊則用於去耦與抑制雜訊。

隨著 AI 加速器功耗增加，電力網路設計會變得更加困難。所需 MLCC 的數量與規格因產品而異。不能只依晶片效能提升，一概計算需求量。

判斷 MLCC 的受惠程度時，應關注產品組合而非數量。額定電壓與電容量會影響單價。尺寸與溫度特性也會左右實際採用情況。

## 玻璃基板受到關注的原因

玻璃在平坦度與尺寸穩定性方面可能具有優勢。熱膨脹係數也可依成分與設計調整。這些特性有利於降低大型封裝的對位誤差。

玻璃芯中可能需要玻璃通孔。可運用雷射加工與金屬填充製程。細微裂紋與金屬附著會影響良率。

玻璃的散熱不一定總是優於塑膠。熱效能取決於材料的導熱係數與整體封裝結構。實際冷卻效能的評估還包括散熱器與冷卻系統。

Intel 已發布用於次世代先進封裝的玻璃基板技術，發布時間可在 Intel Newsroom 的官方公告中確認。這並不代表整個產業立即轉向量產。各企業的客戶認證與導入時間應查閱最新公告。

## 玻璃基板與光通訊的連結條件

玻璃基板可能與 CPO 有關，但兩者並非必然關係。CPO 是將光學引擎配置於交換器晶片附近的技術。其目的是減少銅連接的距離與功耗問題。

並不會僅因玻璃透明就降低光損耗。光波導的材料與形狀會決定訊號損耗。耦合結構與波長特性也必須另行設計。

CPO 也可以使用矽光子與有機基板實現。玻璃基板是未來的整合選項之一。若將兩種技術的商業化時程混為一談，就會產生錯誤。

## 依條件整理基板選擇

基板選擇會因封裝尺寸與輸入輸出密度而異。單一材料不會取代所有 AI 系統。成本與既有生產設備也是採用條件。

| 所需條件 | 優先考慮的技術 | 判斷理由 |
|---|---|---|
| 高效能處理器封裝 | FC-BGA | 適合細微佈線與輸入輸出連接 |
| 多個封裝的系統連接 | 高多層 PCB | 負責電路板層級的連接與電力分配 |
| 小晶片之間的超細微連接 | 矽中介層或高密度橋接 | 實現短距離且密集的佈線 |
| 大型封裝的尺寸穩定性 | 評估玻璃芯基板 | 可運用平坦度與熱膨脹特性 |
| 近距離光學輸入輸出整合 | CPO 與光波導技術 | 可縮短電氣連接距離 |
| 抑制電壓波動 | MLCC 與電源管理電路 | 供應瞬間電流並緩和雜訊 |

## 訊號路徑計算範例

封裝效能可拆分為整體訊號路徑進行評估。例如，GPU 與 HBM 之間存在多個連接區段。即使只改善其中一個區段，整體瓶頸仍可能存在。

1. 確認 GPU 與 HBM 的凸塊連接。
2. 確認中介層或橋接的佈線結構。
3. 區分封裝基板的訊號層與電力層。
4. 確認焊球與高多層 PCB 的連接。
5. 將連接器與網路光模組的損耗一併加總。

此範例無法套用通用的固定數值。因為佈線長度與資料傳輸速度因產品而異。必須有廠商的設計規則與測量結果才能計算。

## 常見錯誤與誤解

經常有人誤將技術方向與投資績效視為同一回事。即使技術採用增加，獲利能力仍可能惡化。初期的折舊與低良率會推高成本。

- 將 FC-BGA 與 ABF 視為完全同義詞。
- 將所有 MLB 都解讀為 AI 伺服器用產品。
- 假設所有 AI 加速器的 MLCC 搭載量都相同。
- 認為玻璃的散熱效能總是高於有機材料。
- 僅憑玻璃的透明性就斷定會採用於光通訊。
- 將開發公告解讀為客戶認證或量產營收。
- 不確認市占率數據的調查時間與範圍。

特定企業的市占率可能因調查機構而異。AI 伺服器用產品的分類標準也未統一。沒有來源與基準年度的數據很難作為投資依據。

## 驗證企業與產業的指標

玻璃基板相關企業必須依生產階段進行評估。研發與試產不同於量產。量產設備也不保證能帶來客戶營收。

| 驗證階段 | 應確認的事實 | 確認文件 |
|---|---|---|
| 技術開發 | 樣品製作與製程範圍 | 官方技術公告、專利 |
| 試產 | 試產線的設置與運作 | 年度報告、設備公告 |
| 客戶認證 | 評估客戶與認證階段 | 業績發表、正式合約公告 |
| 量產 | 產能與良率穩定化 | 季度報告、企業說明資料 |
| 反映於營收 | 相關業務的營收與獲利 | 查核報告、事業部門業績 |

有些合約不會公開客戶名稱。此時應一併確認營收成長與稼動率。即使資本支出增加，也可能沒有訂單跟進。

## 半導體基板投資驗證順序

投資評估應先確認公告，而非技術說明。必須確認企業的實際曝險程度，才能區分題材與業績。可依下列順序比對資料。

1. 在年度報告中查找基板業務的營收占比。
2. 確認是否區分 FC-BGA 與一般 PCB 的營收。
3. 確認設備投資的目標產品與啟用時間。
4. 區分客戶認證處於開發、測試或量產的哪個階段。
5. 檢視稼動率與折舊費用對獲利能力的影響。
6. 一併確認客戶集中度與庫存變化。
7. 市占率應比對調查機構與基準年度。

三星電機與日本基板企業的業務組合各不相同。很難只憑市占率比較企業價值。MLCC 與封裝基板的獲利貢獻度也必須分開評估。

玻璃基板企業也需要採用相同標準。不能只因擁有試產設備就斷定具備商業優勢。必須確認是否公開良率與客戶認證情況。

## 官方技術文件查閱位置

玻璃基板的官方技術說明可在 Intel Newsroom 的官方公告中查閱。小晶片與中介層結構則由 TSMC 3DFabric 技術頁面介紹。CPO 與矽光子可在 NVIDIA 的技術頁面中查閱。

各企業的投資金額與量產時程可能持續變更。應優先查閱該企業的年度報告與交易所公告。閱讀券商預測時，應將其與企業已確定的合約區分開來。

## FAQ

### FC-BGA與ABF基板是同一個意思嗎？
並非完全相同。FC-BGA是使用覆晶與焊球的封裝結構，而ABF則是主要用於其基板微細佈線層的絕緣材料類別。

### 高多層PCB與半導體封裝基板有何不同？
封裝基板在半導體晶粒正下方進行細間距轉換。高多層PCB則在系統層級連接封裝、記憶體、連接器等多種元件。

### 玻璃基板會全面取代現有的有機基板嗎？
尚未確定會全面取代。玻璃的優勢在於平坦度與尺寸穩定性，但仍存在破裂、貫穿電極加工、金屬接合、成本與良率等問題。

### 玻璃基板的散熱效能更好嗎？
不一定總是如此。評估散熱時，不僅要考量材料的熱導率，也必須從包含晶粒、黏著層、散熱器與冷卻系統在內的整體結構進行評估。

### 實現CPO一定需要玻璃基板嗎？
這並非必要條件。CPO也可透過矽光子與現有封裝技術實現，而玻璃基板是未來可用於整合光波導的一種選項。

### AI加速器中一定會使用數千個MLCC嗎？
每項產品的數量不同，因此無法套用固定數量。所需數量與規格會依電源架構、封裝尺寸、電容量及配置方式而異。

### 如何確認玻璃基板企業實現量產的可能性？
必須分階段確認試產線、客戶認證、產能、良率、稼動率及營收貢獻。不應僅憑開發公告或設備安裝，就斷定會產生量產營收。

### FC-BGA供應短缺是持續性的結構現象嗎？
無法斷定所有規格都會持續短缺。供應狀況會依封裝尺寸、佈線難度、客戶認證、擴產時間點及最終需求而異。

## Sources

- [Intel 推出業界首創的玻璃基板，以滿足更強大運算能力的需求](https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-unveils-industry-first-glass-substrates.html)
- [TSMC 3DFabric](https://3dfabric.tsmc.com/)
- [什麼是小晶片？](https://www.ibm.com/think/topics/chiplet)

## Images

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