2024年9月12日，全球高科技特种材料领军企业肖特集团（SCHOTT AG）在中国上海举办媒体招待会，在第七届进博会举办倒数50天之际，正式面向中国市场深入地介绍了肖特特种玻璃材料在半导体领域的应用范围、技术优势、市场前景以及在中国的布局和发展。
半导体先进封装的关键材料——特种玻璃
随着人工智能、大数据等前沿领域的快速发展，各行各业对芯片的算力、带宽、互连密度提出了越来越高的要求。同时，未来芯片设计与制造还需要应对耗能极高的挑战。然而，芯片制造越来越受限于物理定律及生产技术的制约，基于硅晶体管的芯片加工技术已经逼近物理极限。各大芯片设计商、生产商和封装商都在努力寻找更适合于芯片高集成度封装互连的新型材料，以提升集成电路计算速度和效率。
与目前业界主流的有机基板相比，玻璃基板具有独特的性能，在平坦度、热稳定性和机械稳定性方面都有更好的表现。因此芯片架构工程师能够为人工智能等数据密集型工作创造更高密度、更高性能的芯片封装，有望推动摩尔定律到2030年后延续下去。
具体来说，用于基板的玻璃拥有优秀的热机械性能，热膨胀（CTE）接近硅的同时，还可根据客户设计进行调整开发，支持更高温度下的先进的集成供电；玻璃本身的高刚性也使得其不易变形，可支持尺寸稳定性改进的特征缩放，也可以减少制程中产生的翘曲；玻璃优异的超光滑表面质量，有助于生产更精密的布线层线路；玻璃还拥有优越的电气隔离特性，通过可调节的介电特性，可防止电信号互相干扰，实现优越的电气隔绝效果，可以提升约10倍通孔密度；玻璃还支持比12英寸硅晶圆大外形尺寸，可支持240mm x 240mm的电路板；玻璃基板的高透明度也为未来实现光信号集成和高速信号传输奠定基础。
由于玻璃基板相比传统的有机基板具有上述显著的优势，特别是具有卓越的热强度和机械强度，非常适合高温和耐用的应用，是包含多个小芯片（Chiplet）的先进SiP互连的理想选择。因此，玻璃基板对AMD、英特尔和英伟达等高性能计算芯片公司来说非常有意义。
根据公开的信息显示，英特尔计划最快2026年实现量产玻璃基板技术的量产应用；三星也将在明年完成玻璃基板的原型技术，并计划2026年开始量产；LG Innotek今年正组建相关部门，为进军玻璃基板市场做准备；韩国SK集团旗下的化工材料公司SKC近日也宣布，其玻璃基板制造子公司Absolics位于美国佐治亚州科文顿的面向芯片的玻璃基板工厂近期正式竣工，目前已经开始批量生产原型产品。
根据市场研究机构 Yole Group 的数据显示，2024 年先IC装载板市场的价值将达到 166 亿美元，预计2029年将达255.3亿美元，2024年至 2029 年的复合年增长率为 9%。而这主要得益于 HPC 和数据中心、5G、AI PC CPU、XPU 和汽车行业的 AI 加速器市场带来的对于FCBGA 和 2.5D/3D 先进封装对 FCBGA 基板不断增长的需求推动，这其中就包括了玻璃基板。Yole预计，业界很快将在玻璃基板领域将取得令人兴奋的进展。
肖特成立新部门，开辟半导体行业新时代
作为全球特种玻璃巨头，成立于1884年的肖特，其特种玻璃产品广泛应用于医药健康、航天航空、消费电子、光学、工业能源、数据通信、汽车、家用电器、半导体等领域，覆盖了全球30多个国家与地区市场。全球员工总数高达17100人。
具体到半导体行业来看，近十年来，肖特一直为芯片制造行业提供关键的特种玻璃解决方案，其应用主要包括面向晶圆减薄制程所需的玻璃晶圆，先进封装所需的玻璃载板晶圆，以及前面提到的用于玻璃基板的平板。
据肖特中国总经理陈巍与深圳市化讯半导体材料有限公司创始人与董事长、深圳先进电子材料国际创新研究院副院长张国平博士介绍，近年来肖特和化讯公司合作，提供了基于玻璃载体的临时键合解决方案。
其中，肖特主要是提供超薄的玻璃载体，而化讯则提供用于将玻璃与晶圆临时键合的材料，该材料可以通过激光解除键合（利用了玻璃的透光性）。据介绍，双方提供的该解决方案，是中国晶圆减薄和先进封装市场领先的基于玻璃的临时键合解决方案。
△玻璃载体晶圆
特别是在后摩尔时代，特种玻璃凭借优异的耐热性、介电性能以及具有多种CTE等特性，为下一代半导体提供了全新可能。经过长期的技术验证，行业头部公司不约而同地选择了特种玻璃，作为下一代半导体封装基板最具潜力的新材料之一，并且在近两年纷纷布局相关产线。
对此，肖特也在2024年初成立了全新“半导体先进封装玻璃解决方案”部门，致力于为半导体行业的合作伙伴提供量身定制的特种材料解决方案。据介绍，该新部门由Christian Leirer博士领导，他是一位在半导体领域拥有15年经验的行业专家，对业界的需求和挑战有着充分的理解。
△图示：肖特集团新成立的半导体业务部门由Christian Leirer博士领导，旨在提高全球生产和加工能力，以确保速度、可靠性和客户服务。（图片来源：肖特）
“过去十年中，肖特的特种玻璃产品已经在半导体制造过程中发挥了关键作用。多年的行业积淀与技术研发，为我们在发展迅速的市场中打下了坚实的基础。随着新部门的成立，我们将致力于为半导体行业提供尖端解决方案。” 肖特半导体先进封装玻璃解决方案负责人Christian Leirer博士说道。
资料显示，特种玻璃能够协助半导体先进封装的设计和实施，实现小芯片集成度的提高，并支持更高的算力需求。使用玻璃基板可以使芯片速度最高可加快40%、能耗减少最低可到50%。
△图片来源：肖特
作为肖特在中国半导体领域的重要合作伙伴，深圳市化讯半导体材料有限公司创始人与董事长、深圳先进电子材料国际创新研究院副院长张国平博士在媒体会上也表示：“相较于传统解决方案，特种玻璃具有优异的热稳定性、机械稳定性、优异的化学耐受性、以及可客制化的膨胀系数等优势，能够支持诸如HD Fanout、2.5D/3D、PLP等先进封装工艺的实现，满足小芯片集成度的提高，支持更高的算力需求。”
肖特集团管理委员会委员贺凯哲博士（Dr. Heinz Kaiser）也表示：“很多业内的专家和公司都正在寻找材料科学方面的突破口。我们在创建半导体部门的时候，已经与他们进行了深入的探讨。肖特将通过不断地与客户交流和咨询，提供不同规格的产品，以及能适应不同生产环境的解决方案，来拓展我们的市场。我们的目标是用特种玻璃推动半导体的未来。”
根据肖特集团财报显示，2022/2023财年（截至2023年9月底）全球销售额高达29亿欧元，息税前利润4.13亿欧元，净利润2.77亿欧元。据芯智讯了解，目前肖特来自于半导体领域的营收占比约10%。
值得注意的是，2015年至2023年营收实现了7%的年复合增长率。鉴于半导体等领域需求的快速增长，肖特预计其2023年至2028年有望实现9%的年复合增长率。
助力中国先进封装产业发展
肖特早在1909年就首次进入中国市场，在新中国改革开放之后，1996年肖特再次回到中国（通过代理商），而随着中国市场的快速发展，2002年肖特在上海成立中国总部，并在苏州建立了生产基地。2007年，肖特又在苏州成立客户技术服务中心，主要服务中国，同时辐射亚洲市场；2017年，肖特又在缙云建立新的生产基地；2018年，肖特还与水晶光电在台州成立了合资公司；2020年，肖特正式在苏州设立研发中心。
另据芯智讯了解，肖特在中国的苏州的工厂是其全球拥有微晶玻璃晶体化技术的三座工厂之一。同时，肖特苏州研发中心也是肖特全球仅有的三大研发中心之一（另外两个分别在德国和美国）。
近年来随着中国半导体制造业的快速发展，以及在外部限制下，中国先进制程发展受限，越来越多的中国芯片厂商开始发力先进封装，这也使得中国半导体市场对于特种玻璃的需求越来越旺盛。
肖特在今年年初成立了全新的“半导体先进封装玻璃解决方案”部门进行全球布局，同时在苏州设立了半导体团队，服务于中国半导体行业。肖特在半导体行业已经活跃了超过十年，已经积极与头部企业联络，探讨定制化方案，并建立了专门的快速采样流程，以满足客户对速度的需求。
肖特集团中国区总经理陈巍告诉芯智讯：“目前中国是肖特最大的增长市场之一，随着中国医药、航空航天、消费电子（尤其是折叠屏手机对于UTG超薄柔性玻璃的需求）、半导体等关键市场对于特种玻璃需求的快速增长，未来占比有望进一步提升。”
首次加入进博会新材料展区，首发全“芯”阵容
今年，肖特将在第七届进博会上首次展出一系列针对半导体行业的全球领先产品，包括基于玻璃材质的半导体先进封装解决方案，同时首发适用于人工智能、6G通讯等高频应用的硼硅酸盐玻璃SCHOTT® low-loss 玻璃。
“未来发展的驱动力将在很大程度上来源于算力，而我们的特种玻璃产品可以帮助芯片行业达到新的高度。我们很期待能够在进博会上向中国市场展示我们多年的研发成果，让‘展品变商品’，更多地走向市场，” 肖特中国总经理陈巍说道。
在第七届进博会上，肖特获选成为首次成立的新材料专区代表企业之一。肖特集团中国区总经理陈巍认为，新材料的研发是产业链上游重要的基础环节，在驱动产业升级、结构优化、技术创新、低碳创新等方面都有着举足轻重的作用。肖特集团非常荣幸加入新材料专区，希望通过这一平台充分展示材料科学带来的新质生产力。
肖特为半导体行业提供广泛的特种玻璃解决方案组合。在今年进博会上将首次展出的产品包括：
用于先进芯片封装的玻璃基板：从引线框架、陶瓷到有机技术，该行业已经走过了漫长的道路。有半导体行业领导者认为，到2030年，玻璃将成为芯片封装的关键材料之一。
玻璃载体晶圆：玻璃载体晶圆在制造过程可以作为超薄半导体晶片的基板，提升加工的安全性和效率，同时防止损坏。
△图示：玻璃载体晶圆（图片来源：肖特）
SCHOTT® low-loss 玻璃：为高频应用树立了新标准，已准备好作为先进的包装材料推动进一步发展。
除此之外，肖特的高质量柔性光导和光学玻璃等解决方案应用在行业领先的光刻机中。帮助高度复杂的光刻机实现能够达到最严苛的精度。如今，几乎所有的芯片，其制造过程中都有肖特特种玻璃的参与。
据芯智讯了解，蔡司为ASML光刻机提供的镜头/反射镜等似乎都采用了肖特的特种玻璃材料。
值得一提的是，肖特和蔡司是兄弟公司，其大股东都是卡尔蔡司基金会。
编辑：芯智讯-浪客剑
