日本“隱形冠軍”集群,正卡住AI芯片的咽喉
關鍵詞: AI算力 T-Glass 先進封裝 產能擴張 材料瓶頸
隨著AI算力競賽進入深水區,高性能計算對先進封裝與印刷電路板(PCB)材料提出更高要求。在此背景下,作為關鍵基礎材料的T型玻璃纖維布(T-Glass)正成為全球半導體產業鏈關注焦點。
據《日經新聞》報道,日本材料巨頭日東紡(Nittobo)計劃最早于2028年推出下一代T-Glass產品,其熱膨脹系數(CTE)將從目前的2.8 ppm降至約2.0 ppm,降幅達30%,以進一步提升在AI芯片封裝中的尺寸穩定性與抗翹曲能力。
除日東紡外,Unitika、旭化成、信越化學等日本知名材料廠商,還有中國臺灣地區的相關廠商,均紛紛加大在相關材料領域的研發投入,并積極拓展產能。然而,在AI需求持續旺盛的當下,T-Glass仍然陷入供應緊俏、價格狂飆的窘境,這一態勢極有可能成為制約未來AI芯片產能提升的關鍵因素之一。
T-Glass:AI先進封裝不可或缺的基礎材料
T-Glass是一種高端玻璃纖維織物,屬于E-玻璃的高性能衍生品,具有超低熱膨脹系數(Low-CTE)、高剛性及優異的尺寸穩定性。它被廣泛用于制造覆銅層壓板(CCL),而CCL是集成電路基板(如ABF基板)和先進封裝平臺(如臺積電CoWoS、SoIC)的核心組成部分。
在AI芯片中,尤其是搭載HBM(高帶寬內存)的GPU和ASIC,多層堆疊結構對基板平整度要求極高。若材料受熱后發生微小形變,將導致線路錯位、信號失真甚至封裝失效。在半導體封裝領域,T-Glass因其CTE接近硅(約2.6 ppm/°C),能有效緩解芯片與基板間的熱應力,保障高速信號傳輸的可靠性,其意義不亞于風機中的稀土。
目前,日東紡在全球T-Glass市場占據約90%的份額,主要客戶包括英偉達、谷歌、亞馬遜等美國科技巨頭。這些企業正競相采購T-Glass,用于AI加速器、數據中心服務器主板等關鍵部件。
T-Glass需求激增的根本原因在于AI服務器架構的變革。與傳統服務器相比,AI服務器需集成多顆GPU、HBM堆棧及高速互連芯片,導致基板層數從10–12層增至20層以上,核心區域面積也顯著擴大。為維持結構剛性,制造商不得不在關鍵層中加倍使用T-Glass,從而推動單位芯片材料用量成倍增長。此外,AI架構對T-Glass更是提出更高的質的要求。
TrendForce數據顯示,2026年全球ABF載板需求預計同比增長35%以上,其中AI相關占比將超過50%。而每塊ABF載板所需T-Glass面積亦同步增加,形成“量價齊升”的格局。
在此背景下,材料已成為制約AI硬件交付節奏的關鍵瓶頸之一。即便臺積電、三星等代工廠產能充足,若基板材料供應不足,整機出貨仍將受限。
產能擴張應對需求激增,日企加速投資
面對供不應求的局面,日東紡已啟動大規模產能擴充計劃。2024年,該公司就決定在中國臺灣建設玻璃熔爐設施,以提升玻璃纖維紗線的本地化供應能力。此外,2025年宣布投資150億日元(約合9600萬美元),將其位于日本福島的生產基地產能擴大至最高三倍,新產線預計2027年投產。
與此同時,日東紡還在開發面向AI服務器主板的下一代低介電常數(Low-Dk)玻璃布,目標于2027年實現量產。低Dk材料可減少信號傳輸中的能量損耗與延遲,對支持400G/800G高速互聯至關重要。
除日東紡外,多家日本企業在高端基板材料領域同樣占據領先地位。Unitika公司供應用于智能手機芯片基板的超薄低CTE玻璃布;旭化成(Asahi Kasei)正開發石英基材料(Q-Glass),其數據傳輸速度比傳統玻璃更快,計劃于2026年內啟動量產,并設定了2030年前相關業務銷售額翻番的目標。
信越化學(Shin-Etsu)也已開始與客戶接洽,探討石英布在先進封裝中的應用,并為預期的強勁需求做大規模生產準備。
這些企業共同構成了日本在半導體上游材料領域的“隱形冠軍”集群。盡管芯片制造集中在臺積電、三星等企業,但基板核心材料仍高度依賴日本供應。
臺廠尋求突破,但難撼日企主導地位
T-Glass的短缺已產生溢出效應。據高盛報告,由于AI客戶優先占用T-Glass產能,用于藍牙模塊、消費電子等領域的ABF基板出現供應緊張,部分制造商面臨兩位數百分比的材料缺口。
在此背景下,中國臺灣地區企業正加速技術追趕。臺灣玻璃公司(Taiwan Glass)和富科玻璃(Fibercore)均已獲得本地CCL大廠認證。其中,臺灣玻璃成為繼美日之后,全球第三家掌握低透濕性T-Glass量產技術的企業,有望在2026–2027年逐步填補部分市場需求。
不過,行業分析指出,T-Glass的生產工藝復雜,涉及高純度玻璃熔制、精密拉絲與織造,良率控制難度大,新進入者短期內難以撼動日企主導地位。
當前,玻璃纖維材料發展呈現雙軌路徑:一是低CTE路線(如T-Glass)聚焦IC基板的結構穩定性;二是低Dk/低Df路線(如NE-Glass)側重PCB層的信號完整性。
更前沿的石英玻璃布(Q-Glass)則試圖融合兩者優勢,具備更低的CTE、Dk和Df值。據TechNews報道,Q-Glass在實驗室環境下已展現出超越現有材料的綜合性能,被視為下一代AI/HPC基板的理想候選。
然而,其商業化仍面臨兩大障礙:一是成本高昂,約為T-Glass的2–3倍;二是極高的硬度會嚴重影響PCB鉆孔、層壓與激光打孔良率,迫使制造商對設備進行徹底改造并對工藝流程進行極致微調。因此,Q-Glass短期內難以大規模應用,預計最早也要到2030年前后才可能進入量產階段。
結語
隨著AI算力競賽白熱化,材料已成為制約先進封裝發展的關鍵瓶頸之一。日東紡等日本企業憑借長期技術積累與先發產能布局,在T-Glass領域構筑了深厚護城河。盡管全球供應鏈正在推動多元化,但在2028年前,日本仍將是AI芯片基板核心材料的主要供應方。未來幾年,材料創新與產能釋放的速度,或將直接影響全球AI硬件的交付節奏與成本結構。